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第1章 操作系统概述 1

1.1什么是操作系统 1

1.1.1计算机系统 1

1.1.2操作系统在计算机系统中的地位 3

1.1.3操作系统的定义 3

1.2操作系统的形成和发展 4

1.2.1推动操作系统发展的动力 4

1.2.2操作系统的发展 4

1.3操作系统的功能 7

1.3.1处理机管理 7

1.3.2存储管理 8

1.3.3设备管理 8

1.3.4文件管理 8

1.3.5作业管理 8

1.4操作系统的类型 9

1.4.1多道批处理系统 9

1.4.2分时系统 12

1.4.3实时系统 13

1.4.4嵌入式操作系统 14

1.5操作系统的特性及性能指标 15

1.5.1操作系统的特性 15

1.5.2操作系统的性能指标 16

1.6中断系统 16

1.6.1什么叫中断 17

1.6.2中断装置 17

1.6.3管态和目态 18

1.6.4中断分类 18

1.6.5中断屏蔽 19

1.6.6中断优先级 20

1.6.7中断处理 21

1.7研究操作系统的几种观点 23

1.8WindowsXP的结构和特点 25

1.8.1WindowsXP的结构 25

1.8.2WindowsXP的特点 26

1.9小结 27

习题一 28

第2章 作业管理和用户接口 30

2.1用户与操作系统间的接口 30

2.1.1程序接口 30

2.1.2命令接口 32

2.2作业管理的基本概念 33

2.2.1作业、作业步、作业流 33

2.2.2作业的分类 33

2.3作业管理的任务和功能 34

2.3.1作业管理的任务 34

2.3.2作业管理的功能 34

2.4作业的输入与输出 35

2.4.1早期联机输入输出 35

2.4.2脱机输入输出 35

2.4.3Spooling系统 36

2.5作业调度 37

2.5.1作业的状态 37

2.5.2作业控制块 38

2.5.3作业调度的功能及调度性能的衡量 39

2.5.4作业调度算法 40

2.6作业控制 42

2.6.1脱机作业控制 43

2.6.2联机作业控制 46

2.7WindowsXP的用户接口 46

2.7.1WindowsXP的系统命令 46

2.7.2WindowsXP的GUI 46

2.7.3Win32API函数 47

2.8小结 48

习题二 49

第3章 进程和处理机管理 51

3.1进程的基本概念 51

3.1.1程序顺序执行 51

3.1.2程序并发执行 52

3.1.3进程描述 54

3.2进程管理 59

3.2.1进程创建原语 59

3.2.2进程撤销原语 60

3.2.3进程等待原语 61

3.2.4进程唤醒原语 61

3.2.5其他原语 62

3.3线程的概念 62

3.3.1线程的概念 62

3.3.2线程与进程的比较 63

3.3.3线程的分类 64

3.4进程间的同步与互斥 65

3.4.1进程间的制约关系 65

3.4.2进程互斥 66

3.4.3信号灯和P、V操作 68

3.4.4进程同步 71

3.5进程通信 76

3.5.1进程通信类型 77

3.5.2消息系统—进程直接通信的例子 78

3.6死锁 80

3.6.1产生死锁的原因和必要条件 80

3.6.2预防死锁 82

3.6.3避免死锁 83

3.6.4死锁的检测与恢复 85

3.7处理机调度 86

3.7.1处理机的多级调度 86

3.7.2进程调度 87

3.7.3线程调度 92

3.8Windows XP的进程和线程管理 93

3.8.1Windows XP的进程 93

3.8.2Windows XP的线程 94

3.8.3Windows XP的进程互斥和同步 96

3.8.4Windows XP的进程间通信 98

3.9小结 100

习题三 101

第4章 存储管理 102

4.1存储管理概述 102

4.1.1内存概念与存储器层次 102

4.1.2存储管理 103

4.2简单的存储管理 108

4.2.1单一连续区分配 108

4.2.2分区分配 109

4.2.3覆盖与交换 116

4.3分页式存储管理 118

4.3.1页面与物理块 119

4.3.2页表 119

4.3.3分页式系统的地址变换 120

4.3.4采用快表的地址变换 121

4.4请求分页存储管理 122

4.4.1页表 122

4.4.2请求分页系统的地址变换与缺页中断处理 122

4.4.3页面淘汰算法 125

4.5分段存储管理 126

4.5.1有关分段的基本概念 126

4.5.2段式系统的地址变换 127

4.5.3分段式系统共享与保护 129

4.6段页式存储管理 129

4.6.1基本概念 130

4.6.2段页式系统地址变换 130

4.7Windows XP的内存管理 131

4.7.1Windows XP的虚地址映射 131

4.7.2Windows XP中进程页面的状态 132

4.7.3Windows XP分页系统的数据结构与地址变换 132

4.7.4Windows XP的内存分配技术 134

4.7.5Windows XP的缺页中断处理过程 135

4.7.6Windows XP的页面调度策略 136

4.7.7Windows XP的工作集管理 136

4.8小结 136

习题四 137

第5章 设备管理 139

5.1I/O系统 139

5.1.1I/O设备 139

5.1.2设备控制器 140

5.1.3I/O控制方式 141

5.2设备分配 145

5.2.1设备独立性 145

5.2.2设备分配的原则 146

5.2.3设备分配中的数据结构 147

5.3虚拟设备 149

5.3.1Spooling技术 149

5.3.2Spooling系统的组成和实现 150

5.3.3Spooling应用实例 151

5.4磁盘存储器管理 152

5.4.1磁盘的物理结构 152

5.4.2磁盘调度 153

5.4.3提高磁盘I/O速度的其他方法 155

5.5设备驱动程序 156

5.5.1驱动技术的发展 156

5.5.2设备驱动程序的功能和特点 157

5.5.3设备驱动程序的处理过程 159

5.6Windows XP的I/O系统 159

5.6.1Windows XP的I/O系统结构和组件 160

5.6.2Windows XP设备驱动程序 161

5.6.3Windows XP I/O处理 162

5.7缓冲管理 164

5.7.1单缓冲 164

5.7.2双缓冲 165

5.7.3循环缓冲 165

5.7.4缓冲池 166

5.8Windows XP的高速缓存管理 167

5.8.1Windows XP高速缓存管理器的主要特征 167

5.8.2高速缓存的结构 168

5.8.3高速缓存的大小 169

5.8.4高速缓存的操作 169

5.9小结 171

习题五 172

第6章 文件系统 173

6.1文件系统的概念 173

6.1.1什么叫文件 173

6.1.2文件分类和文件的属性 174

6.1.3文件系统的功能 175

6.2文件结构和存取方法 175

6.2.1文件的逻辑结构 176

6.2.2文件的存取方法 176

6.2.3文件的物理结构 176

6.2.4文件结构与存储设备以及存取方法的关系 182

6.3文件存储空间管理 183

6.3.1空白文件目录 183

6.3.2位示图 183

6.3.3空白块链 184

6.4文件目录管理 184

6.4.1文件控制块 185

6.4.2一级文件目录结构 185

6.4.3二级目录结构 186

6.4.4多级目录结构 187

6.5文件系统的可靠性 189

6.5.1系统备份 189

6.5.2文件系统数据的一致性 190

6.6文件的保护 193

6.6.1文件的完整性 193

6.6.2文件的存取保护方法 193

6.7文件的使用 195

6.8WindowsXP的文件系统 197

6.8.1WindowsXP文件系统概述 197

6.8.2WindowsXP文件系统模型 199

6.8.3NTFS在磁盘上的结构 200

6.8.4NTFS可恢复性支持 201

6.8.5NTFS安全性支持 201

6.9小结 202

习题六 203

第7章 Linux操作系统 204

7.1概述 204

7.1.1Linux操作系统的发展历史 204

7.1.2Linux操作系统的开发过程 205

7.1.3Linux操作系统的特征 205

7.1.4Linux操作系统的系统结构 207

7.2Linux内核 208

7.2.1内核设计的目标 208

7.2.2内核体系结构的设计方法 209

7.2.3Linux内核的组成及功能 210

7.3Linux的进程 212

7.3.1Linux进程描述 212

7.3.2Linux系统的进程状态及变迁 214

7.4Linux的进程控制与调度 217

7.4.1Linux的进程控制 217

7.4.2Linux的进程调度 219

7.5Linux存储管理 221

7.5.1概述 221

7.5.2虚拟内存的实现机理 222

7.5.380386体系结构的存储管理功能 222

7.5.4Linux分页管理机制 223

7.5.5空闲物理内存空间管理 224

7.5.6虚拟段的组织 225

7.5.7请求换页与页面换入 225

7.5.8交换空间 226

7.6Linux设备管理 226

7.6.1Linux设备的分类 226

7.6.2内核与驱动程序的接口——设备开关表 227

7.6.3驱动程序入口点 228

7.6.4设备驱动程序的结构 229

7.7Linux文件管理 233

7.7.1Linux文件系统概述 233

7.7.2EXT2文件系统 234

7.7.3EXT2的索引结点inode 237

7.7.4EXT2的目录结构 239

7.7.5虚拟文件系统 240

7.7.6文件系统的注册与安装 243

7.7.7文件系统的系统调用 245

7.8小结 248

习题七 249

第8章 网络操作系统 250

8.1概述 250

8.1.1网络操作系统的功能 251

8.1.2网络操作系统的特征 252

8.2网络操作系统的结构 254

8.2.1网络操作系统结构设计的模式 254

8.2.2客户／服务器模式下的网络操作系统的组成 257

8.2.3客户／服务器模式的工作过程 258

8.2.4内核结构 258

8.3网络操作系统的通信 260

8.3.1基于共享变量的通信方式 260

8.3.2基于消息传递的通信方式 260

8.3.3远程过程调用 262

8.4资源共享 264

8.4.1硬盘共享 264

8.4.2打印机共享 265

8.4.3文件和数据共享 266

8.5服务软件 267

8.5.1名字服务 267

8.5.2文件服务 268

8.5.3电子邮件服务 269

8.5.4WWW服务 271

8.6应用程序接口 272

8.6.1操作命令接口 272

8.6.2网络编程接口 273

8.7小结 276

习题八 277

第9章 分布式操作系统 278

9.1概述 278

9.1.1什么是分布式系统 278

9.1.2分布式系统的类型 278

9.1.3与其他系统的异同 279

9.1.4分布式系统的缺点 280

9.2分布式系统的互斥 280

9.2.1集中式算法 281

9.2.2令牌环算法 282

9.2.3分布式算法 282

9.2.43种算法的比较 284

9.3分布式系统的死锁 285

9.3.1概念 285

9.3.2分布式系统中的死锁类型 286

9.3.3分布式死锁检测 287

9.3.4分布式死锁预防 290

9.4分布式系统的负载分配 291

9.4.1基本概念 291

9.4.2负载分配的分类 292

9.4.3负载平衡 294

9.5分布式文件系统 295

9.5.1概述 295

9.5.2分布式文件系统的特点 295

9.5.3文件服务接口 296

9.5.4目录服务接口 297

9.5.5Google文件系统 297

9.6小结 298

习题九 299

参考文献 300