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第1章 操作系统概述 1

1.1 操作系统的概念 1

1.1.1 计算机系统的层次结构 1

1.1.2 操作系统的定义 4

1.1.3 操作系统的功能 5

1.1.4 操作系统的特征 6

1.2 用户接口 8

1.2.1 作业的定义 9

1.2.2 操作接口 9

1.2.3 程序接口 10

1.3 操作系统的发展 11

1.3.1 操作系统的出现 11

1.3.2 操作系统的发展 13

1.4 操作系统的分类 15

1.4.1 多道批处理操作系统 15

1.4.2 分时操作系统 15

1.4.3 实时操作系统 16

1.4.4 个人计算机操作系统 17

1.4.5 网络操作系统 18

1.4.6 多处理器操作系统 18

1.4.7 分布式操作系统 18

1.4.8 嵌入式操作系统 19

1.5 操作系统的结构 20

1.5.1 整体式结构 20

1.5.2 分层式结构 20

1.5.3 虚拟机结构 21

1.5.4 微内核结构 22

1.6 常用操作系统介绍 23

1.6.1 UNIX操作系统 23

1.6.2 Windows操作系统 25

1.6.3 Linux操作系统 25

小结 27

习题 28

第2章 处理器管理 31

2.1 进程的概念 31

2.1.1 程序与计算 31

2.1.2 进程的定义 32

2.1.3 进程的特性 33

2.1.4 进程与程序的联系与区别 33

2.1.5 进程的状态 34

2.1.6 进程控制块 37

2.1.7 进程控制块的组织 38

2.1.8 进程上下文 39

2.2 进程控制 39

2.2.1 原语 39

2.2.2 进程控制原语 39

2.3 线程 41

2.3.1 线程的概念 41

2.3.2 线程的结构 42

2.3.3 线程的实现 43

2.3.4 线程与进程的比较 44

2.3.5 线程的应用举例 45

2.4 处理器调度 45

2.4.1 作业调度 46

2.4.2 交换调度 50

2.4.3 进程调度 51

2.5 Linux中的进程 53

2.5.1 Linux进程控制块 53

2.5.2 Linux进程状态及其转换 54

2.5.3 Linux进程控制 55

2.5.4 Linux 2.6进程调度 57

小结 59

习题 59

第3章 进程同步与死锁 63

3.1 进程的并发 63

3.1.1 程序的顺序执行 63

3.1.2 进程的并发执行 64

3.1.3 临界资源与临界区 65

3.2 进程互斥与同步 67

3.2.1 进程互斥的实现 67

3.2.2 进程同步的实现 73

3.2.3 经典的同步与互斥问题 76

3.2.4 管程 80

3.3 死锁 82

3.3.1 产生死锁的原因和必要条件 82

3.3.2 死锁的预防 84

3.3.3 死锁的避免 85

3.3.4 死锁的检测和解除 87

3.3.5 饥饿 89

3.4 进程通信 89

3.4.1 消息传递 89

3.4.2 共享内存 91

3.4.3 管道通信 92

3.5 Linux系统的同步 93

3.5.1 信号 93

3.5.2 原子操作 94

3.5.3 自旋锁 94

3.5.4 管道 95

3.5.5 信号量 96

3.5.6 消息队列 97

3.5.7 共享内存 97

小结 98

习题 99

第4章 存储管理 103

4.1 存储管理概述 103

4.1.1 计算机存储系统分层结构 103

4.1.2 用户程序的处理过程 104

4.1.3 存储管理的基本概念 105

4.2 分区存储管理 108

4.2.1 单一连续区存储管理 108

4.2.2 固定分区存储管理 108

4.2.3 可变式分区存储管理 110

4.2.4 内存碎片与移动 115

4.3 覆盖与交换 115

4.3.1 覆盖（Overlay） 116

4.3.2 交换（Swapping） 116

4.4 分页式存储管理 117

4.4.1 分页式存储管理的基本原理 117

4.4.2 分页式存储管理的地址映射 118

4.4.3 联想存储器和快表 120

4.4.4 多级页表 121

4.5 分段式与段页式存储管理 121

4.5.1 分段式存储管理的基本原理 121

4.5.2 分段式存储器地址映射 122

4.5.3 分段和分页的比较 123

4.5.4 段页式存储管理 123

4.6 虚拟存储管理 125

4.6.1 虚拟存储管理的原理 125

4.6.2 请求分页式存储管理技术 126

4.6.3 请求分页式存储管理的地址映射 126

4.6.4 页面置换算法 126

4.6.5 系统抖动 129

4.6.6 请求分页式存储管理的性能分析 130

4.7 Linux存储管理 130

4.7.1 Linux存储管理概述 130

4.7.2 Linux的分段和分页机制 131

4.7.3 Linux的内存分配 132

4.7.4 Linux页面交换 133

小结 133

习题 134

第5章 设备管理 137

5.1 I/O硬件原理 137

5.1.1 I/O系统的结构 137

5.1.2 设备的类型 138

5.1.3 设备控制器 139

5.1.4 中断技术 140

5.1.5 通道 142

5.1.6 I/O控制方式 143

5.2 I/O软件原理 147

5.2.1 I/O软件的设计目标 147

5.2.2 I/O中断处理程序 148

5.2.3 I/O设备驱动程序 148

5.2.4 设备无关性软件 148

5.2.5 用户空间的I/O软件 150

5.2.6 I/O软件的层次结构 150

5.3 缓冲技术 150

5.3.1 单缓冲 151

5.3.2 双缓冲 152

5.3.3 缓冲池 152

5.4 硬盘管理 154

5.4.1 硬盘的结构与原理 154

5.4.2 硬盘的性能参数 155

5.4.3 硬盘调度算法 156

5.4.4 磁盘调度算法的比较 158

5.4.5 RAID磁盘冗余阵列 158

5.5 设备分配 161

5.5.1 设备分配的数据结构 162

5.5.2 设备分配的原则与策略 163

5.5.3 设备的分配 164

5.5.4 虚拟设备与SPOOLing系统 164

5.6 I/O控制 166

5.7 Linux设备管理 168

5.7.1 Linux设备管理基础 168

5.7.2 Linux设备驱动程序 169

5.7.3 Linux的中断管理 171

小结 172

习题 173

第6章 文件系统 175

6.1 文件管理概述 175

6.1.1 文件的概念 175

6.1.2 文件系统 177

6.2 文件的结构与存取方法 179

6.2.1 文件的逻辑结构 179

6.2.2 文件的物理结构 179

6.2.3 文件的存取方法 181

6.3 辅存空间管理 182

6.3.1 空闲区表法 183

6.3.2 空闲链表法 183

6.3.3 位示图法 184

6.3.4 成组链接法 184

6.4 文件目录管理 186

6.4.1 文件目录概念 186

6.4.2 文件目录结构 187

6.4.3 文件目录操作 189

6.5 文件的共享与保护 190

6.5.1 文件的共享 190

6.5.2 文件的保护 191

6.6 文件系统的用户接口 192

6.7 文件系统实例 193

6.7.1 Windows文件系统概述 193

6.7.2 Linux文件系统概述 196

小结 199

习题 200

第7章 操作系统安全 203

7.1 操作系统安全概述 203

7.1.1 操作系统安全性的含义 203

7.1.2 操作系统的威胁源 204

7.1.3 操作系统的安全功能 206

7.1.4 操作系统漏洞扫描与安全评测的概念 207

7.1.5 操作系统安全评测方法 208

7.1.6 操作系统安全评测准则 208

7.2 操作系统的安全机制 211

7.2.1 硬件安全 211

7.2.2 标识与鉴别 212

7.2.3 访问控制 213

7.2.4 密码技术 216

7.2.5 监控与审计日志 216

7.3 Linux的安全策略 217

7.3.1 Linux的安全机制 217

7.3.2 Linux的安全漏洞 220

小结 221

习题 222

第8章 操作系统实验 223

8.1 Linux系统基本操作 223

8.1.1 实验内容 223

8.1.2 实验目的 223

8.1.3 实验准备 223

8.2 进程通信实验 234

8.2.1 实验内容 234

8.2.2 实验目的 234

8.2.3 实验准备 234

8.2.4 实验参考程序 235

8.3 进程的同步与互斥实验 237

8.3.1 实验内容 237

8.3.2 实验目的 237

8.3.3 实验准备 237

8.3.4 实验参考程序 239

8.3.5 选做实验 242

8.4 存储管理实验 245

8.4.1 实验内容 245

8.4.2 实验目的 245

8.4.3 实验准备 245

8.4.4 实验参考程序 247

8.5 设备管理实验 251

8.5.1 实验内容 251

8.5.2 实验目的 251

8.5.3 实验准备 251

8.5.4 实验参考程序 255

8.6 文件系统实验 259

8.6.1 实验内容 259

8.6.2 实验目的 259

8.6.3 实验准备 259

参考文献 263