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第一章 操作系统概论 1

1.1 什么是操作系统 1

1.1.1 操作系统作为最基本的系统软件 1

1.1.2 操作系统作为资源管理器 2

1.1.3 操作系统作为虚拟机 3

1.2 多道程序设计的概念 3

1.2.1 多道程序设计的硬件支持 3

1.2.2 多道程序设计原理 5

1.2.3 多道程序设计的实现 6

1.3 操作系统的功能和主要特征 8

1.3.1 操作系统的功能 8

1.3.2 操作系统的主要特征 10

1.4 操作系统的结构 11

1.4.1 操作系统的内核 12

1.4.2 传统的操作系统结构设计模式 14

1.4.3 现代的操作系统结构设计模式 15

1.5 操作系统的分类 17

1.5.1 单用户(微机)操作系统 18

1.5.2 批处理系统 19

1.5.3 分时系统 20

1.5.4 实时系统 21

1.5.5 网络操作系统 22

1.5.6 分布式操作系统 23

1.5.7 多处理机操作系统 24

1.6 小结 25

习题 25

2.1 作业控制级接口 27

2.1.1 作业、作业步、作业流 27

第二章 用户与操作系统的接口 27

2.1.2 作业的类型 28

2.1.3 作业控制命令与键盘操作命令 28

2.2 程序级接口 31

2.2.1 管态与算态 31

2.2.2 特权指令与访管指令 31

2.2.3 系统调用 32

2.2.4 系统调用类型 33

2.2.5 系统调用的使用和执行过程 35

2.3 UNIX的用户界面Shell简介 36

2.3.1 Shell命令语言 36

2.3.2 Shell过程 42

2.4 小结 44

习题 44

3.1.1 从顺序程序设计谈起 45

第三章 进程管理 45

3.1 为什么要引入进程的概念 45

3.1.2 程序的并发执行和资源共享 46

3.1.3 程序并发执行的特性 47

3.1.4 进程概念的引入 49

3.2 进程的表示和调度状态 49

3.2.1 进程的表示 49

3.2.2 进程的调度状态 51

3.3 进程的控制 52

3.3.1 进程的控制机构 52

3.3.2 进程控制原语 53

3.4 进程调度 54

3.4.1 交通控制程序和进程调度程序 54

3.4.2 进程调度算法的设计 55

3.4.3 常用的进程调度算法 57

3.4.4 作业、进程和程序之间的区别和联系 59

3.5 线程及其管理 60

3.5.1 线程概念的引入 60

3.5.2 什么是线程 60

3.5.3 Windows NT中的进程和线程 61

3.6 进程通讯 63

3.6.1 进程间的同步和互斥 63

3.6.2 信号量和P、V操作 66

3.6.3 高级通讯原语 73

3.7 死锁 77

3.7.1 死锁的起因及产生死锁的必要条件 78

3.7.2 死锁举例 79

3.7.3 对死锁采取的对策 83

3.7.4 死锁的预防 83

3.7.5 死锁的避免 84

3.7.6 系统模型 87

3.7.7 死锁的检测 88

3.7.8 死锁的解除 90

3.8 小结 90

习题 91

第四章 存储管理 95

4.1 存储管理的基本概念 95

4.1.1 存储管理研究的课题 95

4.1.2 地址再定位 96

4.1.3 虚拟存储器概念的引入 97

4.2 早期的存储管理 98

4.2.1 单一连续分配 98

4.2.2 分区分配 99

4.3.1 分页原理 107

4.3 分页存储管理 107

4.3.2 地址变换机构 108

4.3.3 分页存储管理算法 111

4.3.4 分页存储管理方案的评价 112

4.4 请求分页存储管理 113

4.4.1 请求分页原理 113

4.4.2 页面置换算法 116

4.4.3 性能分析 118

4.4.4 请求分页存储管理方案的评价 121

4.5 分段存储管理 122

4.5.1 分段原理 122

4.5.2 段变换表 123

4.5.3 分段存储管理方案的评价 125

4.6.1 段页式存储管理的实现 127

4.6 段页式存储管理 127

4.6.2 段页式存储管理的评价 129

4.7 Windows NT虚拟内存管理 129

4.7.1 进程的虚拟地址空间 129

4.7.2 虚拟存储的实现 130

4.8 小结 132

习题 133

第五章 文件系统 135

5.1 文件系统概述 135

5.1.1 文件和文件系统 135

5.1.2 文件的类型 136

5.1.3 文件系统的基本功能 137

5.2 文件的结构和存取法 138

5.2.1 文件的逻辑结构 138

5.2.2 文件的物理结构 138

5.2.3 文件的存取方法 142

5.2.4 文件结构、文件存储设备和存取法的关系 143

5.3 文件目录 144

5.3.1 简单的文件目录 144

5.3.2 二级目录 145

5.3.3 多级目录 146

5.3.4 文件目录项的组织 147

5.4 文件存储空间的管理 149

5.4.1 空白文件目录 149

5.4.2 空白块链 150

5.4.3 位示图(Bit Map) 150

5.4.4 MS-DOS的盘空间的管理 150

5.4.5 UNIX文件存储空间的管理 151

5.5 文件的共享 152

5.5.1 目录结构中的共享 152

5.5.2 打开文件结构中的共享 154

5.5.3 管道文件(Pipe) 155

5.6 文件的存取控制 158

5.6.1 文件存取控制法 158

5.6.2 文件系统的安全性 161

5.7 文件系统和用户间的接口 162

5.7.1 文件的创建和删除 162

5.7.2 文件的打开和关闭 163

5.7.3 文件的读写 164

5.8 小结 164

习题 165

第六章 输入/输出系统 166

6.1 I/O系统的硬件结构 166

6.1.1 I/O设备类型 166

6.1.2 I/O设备的物理特性 167

6.1.3 I/O系统的硬件组织 173

6.2.1 通道类型 176

6.2.2 多通路I/O系统 176

6.2 采用通道模型的I/O系统 176

6.2.3 通道命令和通道程序 177

6.2.4 CPU和通道间的通讯 179

6.3 I/O系统的软件组织 180

6.3.1 I/O软件设计的目标 180

6.3.2 中断处理程序 181

6.3.3 设备驱动程序 181

6.3.4 与设备无关的I/O软件 182

6.3.5 用户空间的I/O软件 182

6.3.6 I/O系统软件的层次结构 183

6.4 缓冲技术 184

6.4.1 单缓冲 184

6.4.3 缓冲池 185

6.4.2 双缓冲 185

6.4.4 预先读与延迟读 187

6.5 磁盘的驱动调度 187

6.6 设备分配程序 189

6.6.1 设备分配的数据结构 189

6.6.2 I/O调度程序 191

6.6.3 设备分配的实施 192

6.7 Windows NT的I/O系统 194

6.7.1 I/O系统的结构 194

6.7.2 驱动程序模型 195

6.7.3 异步I/O操作 196

6.8 小结 198

习题 198

7.1.1 Linux的发展过程 200

第七章 Linux操作系统简介 200

7.1 Linux简介 200

7.1.2 Linux内核结构 202

7.1.3 Linux运行模式、地址空间与上下文 205

7.2 Linux进程管理 206

7.2.1 Linux进程控制块结构 206

7.2.2 进程调度算法和调度策略 208

7.2.3 进程使用的文件 209

7.2.4 进程使用的虚拟内存 210

7.2.5 系统调用 211

7.2.6 进程的创建与终止 212

7.3 进程间的通讯机制 212

7.3.1 信号(Signal) 213

7.3.2 管道(Pipe) 213

7.3.3 消息队列 214

7.3.4 信号量 215

7.3.5 共享内存 216

7.4 Linux存储管理 216

7.4.1 虚拟内存的实现机理 216

7.4.2 80386体系结构的存储管理功能 216

7.4.3 Linax分页管理机制 217

7.4.4 空闲物理内存空间管理 218

7.4.5 虚拟段的组织 219

7.4.6 共享内存 220

7.4.7 请求换页与页面换入 221

7.4.8 交换空间 221

7.4.9 换出与丢弃页面 222

7.4.10 存储管理系统的高速缓冲机制 222

7.5.1 Linux文件系统的特点 223

7.5 Linux文件系统 223

7.5.2 EXT2文件系统物理结构 224

7.5.3 EXT2索引节点 224

7.5.4 EXT2超级块 225

7.5.5 EXT2组描述符 226

7.5.6 EXT2目录 226

7.5.7 EXT2文件查找 226

7.5.8 EXT2文件扩展策略 227

7.5.9 虚拟文件系统(VFS)概述 227

7.5.10 VFS超级块 228

7.5.11 VFS索引节点 228

7.5.12 文件系统的注册 229

7.5.13 文件系统的挂接与卸装 229

7.5.14 文件系统管理的缓存机制 230

7.6 Linux设备管理 232

7.5.15 bdflush内核守护程序 232

7.6.1 设备驱动程序环境 233

7.6.2 设备文件 238

7.6.3 设备驱动程序概述 240

7.6.4 设备驱动程序的结构 242

7.7 小结 245

习题 246

第八章 操作系统环境下的编程及应用 247

8.1 应用程序编程接口概述 247

8.2 进程间通讯实现方法与实例 248

8.2.1 管道 248

8.2.2 System V IPC机制 252

8.2.3 套接字 260

8.3 线程编程及实现方法 266