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第1章 操作系统概述1

1.1操作系统概念1

1.1.1什么是操作系统1

1.1.2操作系统主要功能3

1.1.3操作系统的基本特性5

1.2操作系统的发展过程与分类6

1.2.1操作系统的发展过程6

1.2.2无操作系统7

1.2.3大型机操作系统8

1.2.4桌面操作系统12

1.2.5实时操作系统13

1.2.6网络操作系统14

1.2.7分布式操作系统15

1.2.8嵌入式操作系统16

1.3操作系统运行环境简介17

1.3.1计算机系统结构17

1.3.2输入输出结构19

1.3.3存储结构21

1.3.4硬件保护23

1.4操作系统与用户接口25

1.4.1命令级接口与系统实用程序25

1.4.2程序级接口与系统调用27

1.5操作系统的结构29

1.5.1整体式结构29

1.5.2层次式结构30

1.5.3微内核与客户-服务器结构32

1.5.4面向对象结构33

1.5.5多处理机模式34

1.6典型题举例34

本章小结36

习题137

第2章 进程与线程40

2.1进程的引入40

2.1.1程序的顺序执行40

2.1.2程序的并发执行41

2.1.3进程的引入43

2.1.4进程的特征44

2.2进程的状态及其转换45

2.2.1进程基本状态及其转换45

2.2.2具有挂起功能的进程状态及转换47

2.3进程的描述48

2.3.1进程的组成48

2.3.2进程控制块数据结构49

2.3.3进程队列的组织49

2.3.4进程的前趋图50

2.3.5进程切换与模式切换51

2.4进程的控制53

2.4.1操作系统内核与原语53

2.4.2进程控制原语53

2.5线程的概念57

2.5.1线程概念的引入57

2.5.2线程与进程的比较58

2.5.3线程的分类与实现59

2.6典型题举例61

本章小结62

习题263

第3章 处理机调度66

3.1处理机调度基本概念66

3.1.1处理机调度的层次66

3.1.2处理机的调度队列模型67

3.1.3选择调度算法的原则69

3.2批处理作业的管理与调度70

3.2.1作业的概念70

3.2.2批处理作业的管理70

3.2.3批作业调度算法73

3.3进程调度76

3.3.1进程调度需考虑的若干问题77

3.3.2常用的进程调度算法77

3.4典型题举例84

本章小结87

习题387

第4章 进程同步与死锁90

4.1进程同步的基本概念90

4.1.1进程间交互关系90

4.1.2与时间有关的错误91

4.1.3进程互斥概念91

4.1.4进程同步概念92

4.2临界区互斥的基本方法93

4.3信号量机制97

4.3.1信号量的概念97

4.3.2 P、 V操作原语98

4.3.3用P、 V操作实现进程间互斥99

4.3.4用P、 V操作实现进程间同步101

4.3.5利用信号量来描述前趋关系102

4.4经典的同步问题103

4.4.1生产者-消费者问题103

4.4.2读者-写者问题105

4.4.3哲学家就餐问题109

4.4.4嗜眠理发师问题110

4.5管程112

4.5.1管程基本概念112

4.5.2管程应用实例114

4.6进程通信116

4.6.1进程通信基本概念116

4.6.2基于消息缓冲的通信方式117

4.6.3基于信箱的通信方式119

4.7死锁121

4.7.1死锁的概念121

4.7.2死锁的预防123

4.7.3死锁的避免124

4.7.4死锁的检测和解除128

4.8典型题举例131

本章小结136

习题4137

第5章 存储管理142

5.1存储管理的基本概念142

5.1.1物理地址与逻辑地址142

5.1.2用户程序的处理过程143

5.1.3存储管理的主要任务143

5.2覆盖与交换技术147

5.2.1覆盖技术147

5.2.2交换技术148

5.2.3交换与覆盖的异同点149

5.3连续存储空间管理150

5.3.1单一连续存储管理150

5.3.2固定分区存储管理151

5.3.3可变分区存储管理153

5.4分页存储管理158

5.4.1基本原理158

5.4.2主存空间的分配与回收159

5.4.3地址转换与存储保护161

5.4.4对分页存储管理的改进162

5.4.5管理特点165

5.5段式存储管理166

5.5.1基本原理167

5.5.2主存空间的分配与回收167

5.5.3地址转换与存储保护168

5.5.4管理特点169

5.5.5分页和分段的主要区别170

5.6段页式存储管理170

5.6.1基本原理170

5.6.2主存空间的分配与回收171

5.6.3地址转换与存储保护172

5.6.4管理特点173

5.7虚拟存储器管理173

5.7.1虚拟存储器的基本概念173

5.7.2请求分页存储管理175

5.7.3请求分段存储管理方式182

5.8典型题举例184

本章小结188

习题5189

第6章 文件系统194

6.1文件系统基本概念194

6.1.1文件系统的引入194

6.1.2文件与文件系统195

6.1.3文件的分类197

6.1.4文件系统的功能198

6.2文件的组织结构199

6.2.1文件的逻辑组织结构200

6.2.2文件的物理组织结构201

6.3文件的存取方法205

6.4文件的目录结构206

6.4.1文件控制块与索引结点206

6.4.2文件目录207

6.4.3文件目录查找209

6.5文件的存储空间组织213

6.6文件共享和保护216

6.6.1文件共享216

6.6.2文件共享语义218

6.6.3文件保护218

6.7文件相关操作220

6.7.1文件操作221

6.7.2记录操作222

6.8文件系统的安全性与可靠性222

6.8.1文件系统的安全性222

6.8.2文件系统的可靠性223

6.9文件系统的性能226

6.10文件系统实例228

6.10.1 CD-ROM文件系统228

6.10.2 EXT2文件系统229

6.11典型题举例234

本章小结237

习题6238

第7章 设备管理240

7.1设备概述240

7.1.1设备类型240

7.1.2设备管理的功能和目标242

7.1.3设备管理的主要任务243

7.2 I/O设备硬件结构和软件组成244

7.2.1 I/O设备的硬件结构244

7.2.2 I/O设备的软件组成245

7.3 I/O设备控制方式248

7.3.1程序直接I/O控制方式249

7.3.2程序中断I/O控制方式249

7.3.3直接存储器存取I/O控制方式250

7.3.4 I/O通道控制方式251

7.4设备管理中所使用的技术252

7.4.1中断技术252

7.4.2通道技术254

7.4.3缓冲技术258

7.4.4虚拟设备技术和SPOOLing技术261

7.5设备的分配和设备处理程序264

7.5.1设备分配264

7.5.2设备回收269

7.5.3设备处理270

7.6磁盘存储设备管理270

7.6.1盘的结构270

7.6.2磁盘臂调度算法272

7.6.3磁盘管理275

7.7典型题举例276

本章小结280

习题7281

第8章 操作系统的安全性284

8.1操作系统安全性概述284

8.1.1操作系统的特点及其重要性284

8.1.2操作系统的安全观点284

8.1.3操作系统的安全威胁285

8.2系统安全的分级管理机制286

8.2.1安全等级的标准286

8.2.2常用的安全分级管理机制289

8.3影响系统安全性的因素290

8.3.1来自系统内部的攻击290

8.3.2来自系统外部的攻击292

8.4操作系统的安全策略与安全机制296

8.4.1操作系统的安全策略296

8.4.2操作系统的安全机制296

8.5实现系统安全性的基本技术298

本章小结302

习题8302

第9章 操作系统实验指导306

9.1进程调度实验306

9.1.1阅读程序306

9.1.2设计与编程313

9.2作业调度实验315

9.2.1阅读程序315

9.2.2设计与编程323

9.3存储管理实验325

9.3.1阅读程序325

9.3.2设计与编程338

9.4文件系统实验339

9.5磁盘移臂调度实验364

参考文献372