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第1章 操作系统概述1

1.1 什么是操作系统1

1.1.1 操作系统作为扩展机器2

1.1.2 操作系统作为计算机系统资源的管理者3

1.1.3 操作系统作为用户与计算机之间的接口4

1.2 操作系统的目标和功能4

1.2.1 操作系统的目标4

1.2.2 操作系统的功能5

1.3 操作系统的产生、完善与发展8

1.3.1 操作系统的产生8

1.3.2 操作系统的完善12

1.3.3 操作系统的发展21

1.4 操作系统的分类22

1.4.1 嵌入式操作系统22

1.4.2 单用户操作系统23

1.4.3 网络操作系统23

1.4.4 分布式操作系统24

1.4.5 多处理器操作系统24

1.5 操作系统的特性24

1.5.1 并发性25

1.5.2 共享性25

1.5.3 异步性25

1.5.4 虚拟性25

1.6 操作系统的硬件环境26

1.6.1 特权指令26

1.6.2 系统调用28

1.6.3 内存保护28

1.6.4 中断机制29

第2章 作业、进程与线程32

2.1 作业与作业管理32

2.1.1 作业的定义32

2.1.2 作业的分类33

2.1.3 批处理作业控制34

2.1.4 交互式作业控制37

2.2 进程与进程管理39

2.2.1 进程的引入39

2.2.2 进程状态模型44

2.2.3 进程描述48

2.2.4 进程控制块的组织51

2.2.5 进程控制53

2.3 线程与线程管理58

2.3.1 线程的引入58

2.3.2 线程的实现方式62

第3章 进程同步与通信69

3.1 进程同步与互斥69

3.1.1 并发原理69

3.1.2 互斥与同步的概念71

3.1.3 临界资源与临界区73

3.1.4 互斥实现的硬件方法74

3.1.5 互斥实现的软件方法77

3.1.6 信号量和PV操作80

3.2 经典的进程同步与互斥问题88

3.2.1 有限缓冲区的生产者-消费者问题88

3.2.2 哲学家就餐问题90

3.2.3 读者-写者问题94

3.2.4 理发师睡觉问题97

3.3 管程100

3.3.1 管程的概念100

3.3.2 管程解决生产者-消费者问题103

3.3.3 管程解决哲学家进餐问题104

3.4 进程通信106

3.4.1 进程通信的方式106

3.4.2 消息缓冲通信107

3.4.3 信箱通信108

3.4.4 共享文件通信109

3.4.5 消息传递系统的若干问题109

第4章 调度与死锁114

4.1 调度类型与准则114

4.1.1 调度类型114

4.1.2 进程调度方式116

4.1.3 进程调度时机116

4.1.4 调度性能的评价准则117

4.2 调度算法118

4.2.1 先来先服务调度算法118

4.2.2 短作业（进程）优先调度算法120

4.2.3 最短剩余时间优先调度算法121

4.2.4 响应比高者优先调度算法122

4.2.5 时间片抢转调度算法123

4.2.6 优先级调度算法126

4.2.7 多级反馈队列调度算法127

4.3 实时调度128

4.3.1 实现实时调度的基本条件128

4.3.2 实时调度算法的分类130

4.3.3 实时调度算法131

4.4 产生死锁的原因和必要条件133

4.4.1 死锁定义133

4.4.2 死锁产生的原因134

4.4.3 死锁产生的必要条件136

4.4.4 判断死锁的方法137

4.4.5 死锁处理的基本方法138

4.5 死锁的预防与避免138

4.5.1 死锁预防138

4.5.2 死锁避免140

4.5.3 银行家算法及其实现142

4.6 死锁的检测与解除149

4.6.1 死锁检测149

4.6.2 死锁解除152

4.6.3 鸵鸟算法154

第5章 存储管理158

5.1 单道程序存储管理159

5.2 分区存储管理160

5.2.1 固定分区存储管理161

5.2.2 可变分区存储管理163

5.2.3 可变分区存储管理的实现164

5.2.4 重定位和存储保护173

5.2.5 伙伴系统178

5.3 页式和段式存储管理180

5.3.1 页式存储管理180

5.3.2 段式存储管理187

5.3.3 页式管理与段式管理的比较191

5.3.4 段页式存储管理191

5.4 覆盖技术与交换技术193

5.4.1 覆盖技术194

5.4.2 交换技术195

5.5 虚拟存储技术196

5.5.1 程序局部性原理197

5.5.2 虚拟存储技术原理197

5.5.3 虚拟页式存储管理198

5.5.4 页面置换算法202

5.5.5 缺页中断率210

5.5.6 页表结构213

5.5.7 虚拟段式存储管理217

5.5.8 虚拟段页式存储管理218

第6章 设备管理222

6.1 I/O硬件222

6.1.1 I/O设备222

6.1.2 轮询和中断224

6.1.3 直接内存访问227

6.2 I/O软件229

6.2.1 I/O软件结构的层次模型229

6.2.2 I/O应用程序接口230

6.2.3 块设备与字符设备231

6.2.4 网络设备232

6.2.5 时钟与定时器232

6.2.6 阻塞与非阻塞I/O233

6.2.7 I/O向量234

6.3 I/O内核子系统234

6.3.1 I/O调度234

6.3.2 缓冲235

6.3.3 高速缓存236

6.3.4 信息暂存与设备预留237

6.3.5 错误处理237

6.3.6 I/O保护237

6.3.7 内核数据结构238

6.3.8 把I/O操作转换成硬件操作239

6.4 I/O性能241

6.5 小结243

第7章 文件管理246

7.1 文件系统概述246

7.1.1 文件及其分类246

7.1.2 文件系统的功能247

7.2 文件的逻辑组织248

7.2.1 顺序文件248

7.2.2 索引文件248

7.2.3 索引顺序文件249

7.2.4 哈希文件249

7.3 文件的物理组织250

7.3.1 连续分配251

7.3.2 链接分配251

7.3.3 索引文件253

7.4 目录管理255

7.4.1 基本概念255

7.4.2 文件目录结构257

7.4.3 目录查询258

7.5 文件存储空间的管理259

7.5.1 位示图法259

7.5.2 空闲表法259

7.5.3 空闲链表法260

7.5.4 成组链接法260

7.6 文件共享和保护261

7.6.1 文件共享261

7.6.2 文件保护263

第8章 系统安全性269

8.1 系统安全的基本概念269

8.1.1 系统安全性质描述269

8.1.2 系统安全的威胁270

8.1.3 安全模型272

8.1.4 信息技术安全评估标准274

8.2 数据加密技术275

8.2.1 密码学基本概念275

8.2.2 对称加密算法和非对称加密算法278

8.2.3 数字签名和数学证书280

8.3 常见攻击手段281

8.3.1 缓冲区溢出概念简介281

8.3.2 缓冲区溢出常用攻击方式282

8.3.3 Windows堆栈溢出利用的七种方式283

8.4 操作系统安全284

8.4.1 操作系统安全的基本概念284

8.4.2 Windows操作系统安全机制285

8.4.3 Windows7安全框架287

参考文献290