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第1章　操作系统概论1

1.1　操作系统的概念1

1.1.1 计算机系统的层次结构1

1.1.2　操作系统的作用2

1.1.3　操作系统的主要特征4

1.1.4　操作系统的功能5

1.2　操作系统的形成和发展7

1.2.1　人工操作阶段8

1.2.2　管理程序阶段——操作系统的雏形8

1.2.3　多道批处理——现代意义上的操作系统出现9

1.2.4　分时系统与实时系统的出现——操作系统步入实用化10

1.2.5　操作系统的进一步发展11

1.3.1 操作系统的设计15

1.3　操作系统的结构15

1.3.2　操作系统的结构16

1.4 Windows Server 2003和Linux系统模型21

1.4.1 Windows Server 2003操作系统模型21

1.4.2　Linux系统的结构22

1.5 小结23

1.6　思考练习23

第2章　操作系统的界面25

2.1 系统的生成与启动25

2.1.1　系统的生成25

2.1.2　系统的启动26

2.1.3　实例分析：Linux系统启动27

2.2　操作系统提供的服务和用户接口29

2.2.1　操作系统提供的基本服务29

2.2.2　命令接口30

2.2.3 图形用户接口32

2.2.4 程序接口——系统调用34

2.3 小结39

2.4 思考练习40

2.5 实验室项目——操作系统的生成和接口的使用40

第3章　处理器管理42

3.1　进程的概念42

3.1.1　程序的执行方式42

3.1.2　进程的概念43

3.1.3　进程的状态45

3.1.4　进程描述——进程控制块48

3.2　进程控制52

3.2.1　进程控制机构52

3.2.2　进程控制53

3.3 线程59

3.3.1　线程的概念59

3.3.2　线程的实现60

3.3.3 多线程模型61

3.3.4　线程池62

3.4　处理器调度66

3.4.1 处理器调度的层次67

3.4.2　进程调度68

3.4.3　选择调度算法的准则69

3.5 调度算法70

3.5.1　先来先服务70

3.5.2　短作业（进程）优先71

3.5.3　优先级调度71

3.5.4　轮转法调度72

3.5.5　多级队列调度73

3.5.6　多级反馈队列调度74

3.5.7　高响应比优先调度75

3.6　多处理器调度和实时调度76

3.6.1 多处理器调度76

3.6.2　实时调度76

3.7 小结82

3.8　思考练习83

3.9　实验室项目二　Shell编程84

3.10　实验室项目三　Windows多线程控制台程序87

第4章　进程同步机制与死锁92

4.1　进程的同步和互斥92

4.1.2　进程互斥93

4.1.1　进程的同步93

4.1.3　信号量机制95

4.2　经典同步问题103

4.2.1　生产者——消费者问题（有限缓冲区问题）103

4.2.2　读者——写者问题105

4.2.3 哲学家进餐问题106

4.2.4　理发师问题107

4.3 管程109

4.3.1　管程的基本概念109

4.3.2　条件变量111

4.3.3 利用管程解决生产者——消费者问题111

4.4　操作系统同步模型113

4.4.1 Windows Server 2003中的进程同步113

4.4.2　Linux中的进程同步114

4.5.1　进程通信的方式116

4.5　进程通信116

4.5.2　消息传递系统117

4.5.3 消息缓冲队列通信机制120

4.5.4 客户——服务器系统通信122

4.6　死锁概述134

4.6.1　死锁的概念134

4.6.2　死锁产生的原因和必要条件135

4.6.3　死锁的描述——资源分配图137

4.6.4　处理死锁的方法139

4.7　死锁的预防和避免139

4.7.1　死锁的预防139

4.7.2　死锁的避免141

4.8　死锁的检测和解除146

4.8.1　死锁的检测146

4.8.2　死锁的解除149

4.9 小结150

4.10　思考练习151

4.11　实验室项目四　有限缓冲区问题153

第5章　存储管理160

5.1　存储管理的概念160

5.1.1　用户程序的处理过程161

5.1.2　存储管理的功能163

5.2　连续内存分配167

5.2.1　分区管理基本原理168

5.2.2　分区的分配与回收170

5.2.3　碎片问题172

5.3 内存不足时的管理173

5.3.1 覆盖173

5.3.2 交换174

5.4　分页存储管理176

5.4.1 分页存储管理的基本原理176

5.4.2　地址映射178

5.4.3 页表的结构180

5.4.4　页面的共享182

5.5　分段存储管理182

5.5.1　分段存储管理的基本原理183

5.5.2　地址转换184

5.5.3　段的共享和保护185

5.5.4　段页式存储管理186

5.6　虚拟存储器190

5.6.1　虚拟内存的概念190

5.7.1 请求分页存储管理基本思想192

5.7　请求分页存储管理技术192

5.6.2　虚拟内存的特征192

5.7.2　页面置换算法194

5.7.3　请求分页系统内存块的分配201

5.8　存储管理实例研究203

5.8.1　Windows Server 2003内存管理203

5.8.2　Linux系统的存储管理207

5.9　小结214

5.10　思考练习215

第6章　文件管理218

6.1　文件的概念218

6.1.1　文件及其分类218

6.1.2　文件的属性220

6.1.3　文件的组织221

6.1.4　文件的访问方法222

6.2 目录结构224

6.2.1 文件控制块和文件目录224

6.2.2　单级目录226

6.2.3　二级目录226

6.2.4　树形目录227

6.2.5 目录的实现230

6.3　文件和目录操作231

6.3.1 文件操作231

6.3.2　目录操作237

6.4　文件系统的实现238

6.4.1　文件系统的结构238

6.4.2　文件系统的实现240

6.4.3　文件存储空间的分配241

6.4.4　空闲空间的管理245

6.5　文件的共享和保护248

6.5.1　文件的共享248

6.5.2　文件的保护250

6.5.3 文件系统的可靠性252

6.6　实例研究：Windows和Linux的文件系统252

6.6.1 Windows Server 2003文件管理252

6.6.2　Linux文件管理的实现260

6.7　小结265

6.8 思考练习266

6.9　实验室项目五　简单文件系统的实现267

第7章　设备管理272

7.1　设备管理的概念272

7.1.1　设备的分类272

7.1.2　设备管理的功能和任务273

7.1.3　I/O系统结构274

7.1.4　设备控制器275

7.2　I/O控制方式276

7.2.1　轮询（polling）方式276

7.2.2　中断方式277

7.2.3　DMA方式279

7.2.4　通道控制方式281

7.3 中断技术283

7.3.1 中断的基本概念283

7.3.2 中断的分类与优先级284

7.3.3　软中断284

7.3.4　中断处理过程285

7.4.2　缓冲的种类287

7.4.1　缓冲的引入287

7.4　缓冲技术287

7.4.3　缓冲池的管理288

7.5 设备分配290

7.5.1　设备分配用数据结构290

7.5.2　设备分配的原则292

7.5.3　设备分配技术294

7.5.4　SPOOLing系统294

7.6　I/O软件原理296

7.6.1　I/O软件的设计目标和原则296

7.6.2　I/O中断处理程序296

7.6.3　设备驱动程序297

7.6.4　与硬件无关的I/O软件298

7.6.5　用户空间的I/O软件300

7.7.1　磁盘的结构301

7.7　磁盘调度和管理301

7.7.2　磁盘调度302

7.7.3　磁盘管理306

7.8 小结314

7.9　思考练习315

7.10　实验室项目六　软盘驱动程序316

第8章　操作系统的安全和保护323

8.1　操作系统和计算机系统安全323

8.1.1　计算机系统安全概述323

8.1.2　操作系统安全是系统安全的基础324

8.1.3 安全威胁及其分类325

8.2　操作系统安全策略327

8.2.1 安全策略和机制327

8.2.2　身份认证机制328

8.2.4　加密机制330

8.2.3　授权机制330

8.2.5　审计331

8.3　操作系统的内部保护机制331

8.3.1　操作系统保护层次331

8.3.2　内存储器的保护332

8.3.3　面向用户的访问控制332

8.3.4　面向数据的访问控制333

8.4　访问控制机制333

8.4.1　保护域334

8.4.2　访问矩阵335

8.4.3　访问矩阵的实现336

8.5　小结337

8.6　思考练习338

参考文献339