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第1章 绪论1

1.1 操作系统在计算机系统中的地位1

1.1.1 存储程序式计算机的结构和特点1

1.1.2 操作系统与计算机系统各层次的关系3

1.1.3 操作系统与计算机体系结构的关系4

1.2 操作系统的形成和发展6

1.2.1 操作系统发展的初级阶段7

1.2.2 操作系统的形成9

1.2.3 操作系统的进一步发展11

1.3 操作系统的基本概念12

1.3.1 操作系统的定义和特性12

1.3.2 操作系统的资源管理功能14

1.3.3 操作系统应解决的基本问题16

1.4 操作系统的基本类型17

1.4.1 批量操作系统17

1.4.2 分时操作系统18

1.4.3 实时操作系统18

1.4.4 个人计算机操作系统19

1.4.5 网络操作系统20

1.4.6 分布式系统21

1.5 操作系统采用的关键技术23

1.5.1 操作系统采用的并行处理技术24

1.5.2 操作系统采用的虚拟技术24

1.6 Linux系统概述25

1.6.1 UNIX系统及其特点25

1.6.2 Linux系统形成和发展的基础27

1.6.3 Linux系统及其特点29

习题131

第2章 操作系统的结构和硬件支持33

2.1 操作系统虚拟机33

2.2 操作系统的组织结构34

2.2.1 操作系统的结构34

2.2.2 运行时的组织结构37

2.2.3 操作系统与计算机系统各层次的接口38

2.3 处理机的特权级38

2.3.1 处理机的状态及分类38

2.3.2 特权指令39

2.4 中断及其处理39

2.4.1 中断的概念及类型39

2.4.2 向量中断和探询中断41

2.4.3 中断进入42

2.4.4 软件中断的处理过程44

2.5 Linux系统的内核结构46

2.6 Linux系统的特权级与中断处理46

2.6.1 Linux系统的特权级46

2.6.2 中断处理的上半部和下半部47

2.6.3 中断处理下半部的实现机制48

习题249

第3章 操作系统的用户接口50

3.1 用户工作环境50

3.1.1 操作系统提供的环境50

3.1.2 操作系统的生成和系统初启51

3.1.3 应用程序的处理54

3.2 用户接口55

3.2.1 用户接口的定义55

3.2.2 操作系统提供的用户接口56

3.3 系统功能调用58

3.3.1 系统功能调用的定义58

3.3.2 系统功能调用的实现59

3.3.3 应用程序的编程接口60

3.4 Linux系统功能调用60

3.4.1 Linux系统功能调用的过程60

3.4.2 Linux系统功能调用的实现机制62

3.4.3 增加一个新的系统调用的方法63

3.4.4 从用户空间访问新的系统调用64

习题365

第4章 进程及进程管理66

4.1 进程的引入66

4.1.1 顺序程序及特点66

4.1.2 并发程序及特点67

4.1.3 与时间有关的错误70

4.2 进程的概念71

4.2.1 进程的定义71

4.2.2 进程的状态72

4.2.3 进程控制块74

4.3 进程控制75

4.3.1 进程控制的概念75

4.3.2 进程创建与撤销76

4.3.3 进程阻塞与唤醒77

4.4 进程之间的约束关系79

4.4.1 进程竞争与合作79

4.4.2 进程互斥的概念79

4.4.3 进程同步的概念81

4.5 同步机构83

4.5.1 锁和上锁、开锁操作83

4.5.2 信号灯和P、V操作84

4.6 进程互斥与同步的实现86

4.6.1 上锁原语和开锁原语实现进程互斥86

4.6.2 信号灯实现进程互斥87

4.6.3 进程同步的实现88

4.6.4 生产者——消费者问题91

4.7 进程通信92

4.7.1 进程通信的概念92

4.7.2 进程通信方式92

4.8 线程概念及特点94

4.8.1 线程的概念94

4.8.2 线程的特点与状态95

4.9 Linux系统的进程管理97

4.9.1 Linux系统的进程与线程97

4.9.2 进程描述符及其主要内容97

4.9.3 进程描述符的获得99

4.9.4 Linux系统进程状态的变迁100

4.9.5 Linux系统的进程创建和终止101

4.9.6 Linux系统的进程等待与唤醒102

4.9.7 Linux系统中线程的实现103

习题4104

第5章 资源分配与调度107

5.1 资源管理概述107

5.1.1 资源管理的目的和任务107

5.1.2 虚拟资源108

5.2 资源管理的机制和策略109

5.2.1 资源分配机制109

5.2.2 资源分配策略110

5.3 死锁115

5.3.1 死锁的定义与例子115

5.3.2 产生死锁的原因和必要条件116

5.3.3 系统模型和死锁的处理118

5.3.4 解决死锁问题的策略121

5.3.5 死锁的预防122

5.3.6 死锁的避免123

5.3.7 死锁的检测与忽略125

习题5125

第6章 处理机调度127

6.1 处理机的多级调度127

6.2 针对作业的调度128

6.2.1 作业的状态128

6.2.2 作业调度的功能与作业控制块128

6.2.3 作业调度算法性能的衡量130

6.2.4 作业调度算法131

6.3 进程调度132

6.3.1 调度／分派结构132

6.3.2 进程调度的功能133

6.3.3 调度方式134

6.3.4 进程优先数调度算法135

6.3.5 循环轮转调度136

6.3.6 多级反馈队列调度137

6.3.7 调度用的进程状态变迁图138

6.4 线程调度139

6.5 Linux系统的进程调度140

6.5.1 进程调度程序的设计目标和特点141

6.5.2 可变优先级141

6.5.3 可变时间片143

6.5.4 进程调度用的数据结构144

6.5.5 Linux系统的进程调度算法145

习题6146

第7章 主存管理148

7.1 主存管理概述148

7.1.1 主存分片共享148

7.1.2 程序的逻辑组织149

7.2 主存管理的功能149

7.2.1 虚拟存储器149

7.2.2 地址映射150

7.2.3 主存分配153

7.2.4 存储保护153

7.3 分区存储管理及其存在的问题154

7.3.1 动态分区存储管理技术155

7.3.2 分区分配机构156

7.3.3 分区的分配与放置策略156

7.3.4 碎片问题及拼接技术159

7.4 页式存储管理160

7.4.1 页式系统应解决的问题160

7.4.2 页式地址变换161

7.4.3 请调页面的机制164

7.4.4 淘汰机制与策略166

7.4.5 几种置换算法167

7.5 段式系统和段页式系统171

7.5.1 段式地址结构171

7.5.2 段式地址变换171

7.5.3 扩充段表功能172

7.5.4 段页式存储管理172

7.6 Linux系统的存储管理174

7.6.1 主存寻址174

7.6.2 Linux系统段页式地址变换176

7.6.3 Linux系统动态内核管理178

7.6.4 Linux系统的进程地址空间181

习题7183

第8章 设备管理186

8.1 设备管理概述186

8.1.1 设备管理的功能186

8.1.2 设备独立性187

8.1.3 设备控制块189

8.2 缓冲技术190

8.2.1 缓冲概述190

8.2.2 常用的缓冲技术191

8.2.3 UNIX系统的缓冲区管理192

8.3 设备分配199

8.3.1 设备分配概述199

8.3.2 独享分配200

8.3.3 共享分配200

8.3.4 虚拟分配200

8.4 输入／输出控制202

8.4.1 输入／输出硬件202

8.4.2 输入／输出控制方式204

8.4.3 输入／输出子系统206

8.4.4 输入／输出控制的例子208

8.5 Linux系统的设备驱动210

8.5.1 Linux系统设备的分类211

8.5.2 设备文件及其标识211

8.5.3 Linux块设备的处理213

8.5.4 用于块设备处理的数据结构215

8.5.5 输入／输出调度程序217

8.5.6 策略例程218

习题8219

第9章 文件系统221

9.1 文件系统概述221

9.1.1 文件221

9.1.2 文件系统223

9.1.3 文件的组织224

9.2 文件的逻辑结构和存取方法225

9.2.1 文件的逻辑结构225

9.2.2 文件的存取方法226

9.3 文件的物理结构226

9.3.1 连续文件227

9.3.2 串联文件228

9.3.3 索引文件229

9.3.4 文件物理结构比较232

9.3.5 LNIX系统的索引文件结构232

9.4 文件目录237

9.4.1 文件目录及其内容237

9.4.2 一级文件目录及缺点237

9.4.3 多级文件目录238

9.5 共享与安全239

9.5.1 文件共享与安全性的关系239

9.5.2 文件共享的实现方法240

9.5.3 存取权限的类型及其验证240

9.6 文件操作与文件备份243

9.6.1 文件操作243

9.6.2 文件备份244

9.7 Linux文件系统246

9.7.1 虚拟文件系统（virtual file system,VFS）概述246

9.7.2 VFS通用文件系统模型与VFS对象246

9.7.3 与进程相关的数据结构250

9.7.4 VFS系统调用的实现251

9.7.5 Ext2文件系统概述253

9.7.6 Ext2磁盘数据结构255

9.7.7 Ext2磁盘空间的管理257

9.7.8 Ext2主存数据结构260

习题9260

模拟试题1263

模拟试题2265

模拟试题1答案267

模拟试题2答案271

参考文献275