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目录1

序（一）1

序（二）1

编者的话1

第1章　操作系统概述1

1.1　计算机系统概观2

1.1.1　计算机的发展与分类2

1.1.2　计算机系统3

1.2　操作系统的概念7

1.2.1　操作系统的地位7

1.2.2　操作系统的定义7

1.2.3　操作系统的特征8

1.3　操作系统的功能8

1.4　操作系统的用户接口10

1.4.2　程序设计用户接口——系统调用11

1.4.1　用户界面11

1.5　操作系统简史13

1.6　操作系统分类16

1.7　研究操作系统的几种观点19

1.8　Windows操作系统的发展历程20

1.8.1　Windows的开发过程20

1.8.2　Windows的版本21

1.8.3　Windows 早期版本的技术特点21

1.8.4　Windows 95和Windows 9822

1.8.5　Windows NT操作系统的技术特点24

1.8.6　Windows Embedded家族26

1.8.7　Windows服务器27

1.8.8　Windows Server 200329

1.8.9　Windows XP31

1.8.10　Windows开发的艰辛与规模36

1.8.11　微软公司下一代客户端Windows操作系统Longhorn38

习题41

第2章　Windows Server 2003的体系结构45

2.1　操作系统的设计46

2.1.1　操作系统的设计目标46

2.1.2　操作系统的设计阶段48

2.1.3　操作系统的结构问题48

2.1.4　操作系统的结构设计49

2.1.5　近十年来操作系统结构的发展55

2.2　Windows Server 2003的操作系统模型57

2.2.1　Windows Server 2003的构成58

2.2.2　Windows Server 2003的可移植性59

2.2.3　多处理机和集群支持59

2.3　Windows Server 2003的体系结构61

2.3.1　内核62

2.3.2　硬件抽象层62

2.3.3　执行体63

2.3.5　环境子系统和子系统动态链接库64

2.3.4　设备驱动程序64

2.3.6　系统支持进程68

2.3.7　安全考虑70

2.4　Windows Server 2003的系统机制71

2.4.1　陷阱调度71

2.4.2　对象管理器79

2.4.3　同步83

2.4.4　本地过程调用87

2.5.1　注册表的数据类型88

2.4.5　系统工作线程88

2.5　Windows Server 2003的注册表88

2.5.2　注册表的逻辑结构89

2.6　Longhorn的体系结构90

习题93

第3章　进程和处理机管理95

3.1 进程96

3.1.1　程序的顺序执行和并发执行96

3.1.2　进程的定义和描述97

3.1.3　进程的状态转换98

3.2　进程控制102

3.2.1　进程的创建和退出102

3.2.2　进程的阻塞和唤醒103

3.2.3　Windows Server 2003进程管理103

3.3　线程105

3.3.1　线程的概念105

3.3.2　进程和线程的比较107

3.3.3　Windows Server 2003线程107

3.4　进程互斥和进程同步109

3.4.1　互斥算法110

3.4.2　信号量113

3.4.3　经典进程同步问题116

3.4.4　管程118

3.4.5　Windows Server 2003的进程互斥和同步119

3.5　进程间通信120

3.5.1　Windows Server 2003的信号121

3.5.2　Windows Server 2003基于文件映射的共亨存储区122

3.5.3　Windows Server 2003管道122

3.5.4　Windows Server 2003邮件槽123

3.5.5　套接字123

3.6　死锁问题124

3.6.1　概述124

3.6.2　死锁的预防125

3.6.3　死锁的检测125

3.6.4　死锁的避免126

3.6.5　解决死锁问题的综合方法126

3.7　处理机调度概述126

3.7.1　处理机调度的类型127

3.7.2　调度的性能准则127

3.8　调度算法128

3.8.1　先来先服务算法128

3.7.3　进程调度器128

3.8.2　最短作业优先算法129

3.8.3　时间片轮转算法129

3.8.4　多级队列算法130

3.8.5　优先级算法130

3.8.6　多级反馈队列算法130

3.9　Windows Server 2003的线程调度131

3.9.1　Windows Server 2003的线程调度特征131

3.9.2　Win32的线程调度应用编程接口132

3.9.3　线程优先级132

3.9.4　线程时间配额135

3.9.5　调度器数据结构137

3.9.6　调度策略138

3.9.7　线程优先级提升140

3.9.8　对称多处理机系统上的线程调度143

习题146

3.9.9　空闲线程146

第4章　存储管理149

4.1　内存管理的基本原理150

4.1.1　地址空间和存储空间150

4.1.2　单一连续存储管理151

4.1.3　分区式存储管理151

4.1.4　覆盖和交换技术153

4.1.5　页式存储管理153

4.1.6　段式存储管理157

4.1.7　段页式存储管理158

4.1.8　页式和段式系统的区别159

4.2　虚拟存储器159

4.2.1　局部性原理159

4.2.2　虚拟存储器的基本原理159

4.2.3　请求分页系统160

4.2.4　页面调度策略161

4.2.5　工作集163

4.3.1　磁盘结构164

4.2.6　请求分段系统164

4.3　磁盘存储管理164

4.3.2　磁盘的种类165

4.3.3　磁盘访问时间165

4.3.4　磁盘调度算法166

4.3.5　磁盘调度算法的选择168

4.3.6　磁盘格式化169

4.3.7　廉价冗余磁盘阵列170

4.3.8　存储可靠性的实现172

4.4　高速缓存管理172

4.4.1　磁盘高速缓存的形式173

4.4.2　数据交付173

4.4.3　置换算法173

4.4.4　周期性写回磁盘174

4.4.5　提高磁盘I/O速度的其他方法174

4.5　Windows Server 2003内存管理175

4.5.1　32位地址空间的布局176

4.5.2　32位地址转换机制181

4.5.3　对64位地址模式的支持188

4.5.4　体系结构兼容性设计191

4.5.5　用户空间内存分配方式192

4.5.6　系统内存分配197

4.5.7　缺页处理199

4.5.8　工作集204

4.5.9　物理内存管理208

4.5.10　其他内存相关机制215

4.6　Windows Server 2003外存管理219

4.6.1　Windows Server 2003存储的演变219

4.6.2　分区220

4.6.3　驱动程序223

4.6.4　多分区卷管理225

4.6.5　卷名字空间229

4.7　Windows Server 2003高速缓存管理231

4.7.1　高速缓存的结构233

4.7.2　高速缓存的大小235

4.7.3　高速缓存的数据结构236

4.7.4　高速缓存的操作240

4.7.5　高速缓存支持例程245

4.8　小结248

习题248

第5章　文件系统251

5.1　文件概念与实现252

5.1.1　文件252

5.1.2　文件实现255

5.2　目录概念与实现259

5.2.1　目录259

5.2.2　目录实现263

5.3　文件系统264

5.3.1　文件系统模型264

5.3.2　文件系统可恢复性267

5.3.3　文件系统安全性268

5.4　Windows文件系统概述270

5.4.1　FSD270

5.4.2　FSD与文件系统操作271

5.4.3　FAT文件系统272

5.5　NTFS文件系统278

5.5.1 NTFS概述278

5.5.2 NTFS文件系统驱动程序280

5.5.3 NTFS的磁盘结构280

5.5.4 NTFS文件组织282

5.5.5 NTFS目录组织与索引288

5.5.6 NTFS数据压缩289

5.5.7 NTFS 可恢复性290

5.5.8 NTFS安全性297

5.6 下一代Windows文件系统301

习题302

第6章 设备管理与I/O系统305

6.1 设备管理概述306

6.1.1 设备管理的重要性306

6.1.2 设备的分类307

6.1.3 计算机I/O系统的结构309

6.1.4 I/O设备数据传送控制方式310

6.1.5 设备管理的任务和功能313

6.2 设备管理的实现技术318

6.2.1　中断技术318

6.2.2　缓冲技术320

6.2.3　设备分配技术322

6.3　I/O软件的结构325

6.3.1　设备驱动程序325

6.3.2　与设备无关的系统软件327

6.3.3　用户空间的I/O软件329

6.4　Windows I/O系统的结构330

6.4.1　概述330

6.4.2　I/O管理器332

6.4.3　PnP管理器333

6.4.4　电源管理器334

6.4.5　设备驱动程序336

6.5　Windows I/O系统的核心数据结构338

6.5.1　文件对象338

6.5.2　驱动程序对象和设备对象341

6.5.3　I/O请求包346

6.6　Windows的I/O处理351

6.6.1　I/O的类型351

6.6.2　对单层驱动程序的I/O请求352

6.6.3　对多层驱动程序的I/O请求354

6.6.4　同步355

6.7　小结356

习题357

第7章　Windows环境下的程序设计359

7.1.1　Win32 API360

7.1　Windows应用程序设计模式360

7.1.2　窗口362

7.1.3　事件驱动363

7.1.4　Windows应用程序的开发流程365

7.2　Windows应用程序的基本结构366

7.2.1　WinMain函数366

7.2.2　窗口函数371

7.3　结构化异常处理373

7.3.1　异常处理374

7.3.2　终止处理377

7.3.3　软件异常379

7.4　动态链接库379

7.4.1　动态链接与静态链接380

7.4.2　DLL到进程地址空间的映射381

7.4.3　DLL的入口点函数383

7.4.4　DLL的创建和使用385

7.5.1　设备和驱动程序的分层386

7.5　Windows驱动程序模型386

7.5.2　IRP的处理388

7.5.3　WDM驱动程序的结构389

7.6　WDM驱动程序的编程实例400

7.6.1　WdmDriver的源代码组成400

7.6.2　初始化与清除401

7.6.3　PnP与电源管理401

7.6.4　WMI支持404

7.6.5　分发例程408

7.6.6　驱动程序的编译链接410

7.6.7　驱动程序的安装412

7.6.8　驱动程序的测试415

习题418

参考文献421

索引423