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目录 1

序 1

前言 1

第1章 引论 1

1.1　操作系统的作用和定义 1

1.1.1　操作系统的作用 1

1.1.2　操作系统的定义 2

1.2　计算机系统的硬件资源 2

1.3　操作系统的发展 3

1.4　操作系统的功能和特性 6

1.4.1　操作系统的功能 6

1.4.2　操作系统的特性 7

1.5　操作系统的分类 7

1.5.1　批处理系统 8

1.5.2　分时操作系统 8

1.5.3　实时操作系统 9

1.5.4　网络操作系统 10

1.5.5　分布式操作系统 11

1.6　操作系统的结构模型 11

1.6.1　整体式模型 11

1.6.2　层次式模型 12

1.6.3　客户／服务器系统模型 12

习题1 13

2.1.2　作业的类型 15

2.1.1　作业 15

2.1　作业控制级接口 15

第2章 用户与操作系统的接口 15

2.1.3　联机用户接口 16

2.1.4　脱机用户接口 17

2.2　程序级接口 19

2.2.1　用户态和核心态 19

2.2.2　特权指令和访管指令 19

2.2.3　系统调用 20

习题2 21

2.2.4　系统调用的使用和执行过程 21

3.1　程序执行方式 22

3.1.1　程序顺序执行 22

第3章　进程的描述与控制 22

3.1.2　程序并发执行 23

3.2　进程的描述 25

3.2.1　进程的定义 25

3.2.2　进程的特性 25

3.2.3　进程控制块 26

3.3.1　进程的基本状态 27

3.3　进程的状态 27

3.3.2　进程的挂起 28

3.4　进程控制 29

3.4.1 内核 29

3.4.2　微内核 30

3.4.3　进程控制原语 30

3.5　线程 31

3.5.3　线程的状态 32

3.5.1　线程的引入 32

3.5.2　线程的定义 32

3.5.4　线程和进程的比较 33

3.5.5　线程的分类 33

习题3 35

第4章　进程通信 36

4.1　进程的同步与互斥 36

4.1.1　进程合作 36

4.1.2　共享资源 37

4.1.3　与时间有关的错误 37

4.1.4　临界资源与临界区 39

4.1.5　同步机构设计准则 40

4.2　互斥的软件方法 40

4.3　硬件指令机制 43

4.3.1　测试与设置技术 43

4.3.3 利用TS实现进程互斥 44

4.3.2　TS指令 44

4.4　信号量（Semaphore）机制 45

4.4.1 整型信号量 45

4.4.2 记录型信号量 46

4.4.3 AND型信号量集机制 49

4.5 经典进程同步问题 49

4.5.1　生产者-消费者问题 49

4.5.2　哲学家就餐问题 51

4.5.3　读者-写者问题 51

4.6　进程通信 53

4.6.1　共享存储区系统 53

4.6.2　管道通信系统 54

4.6.3　消息传递系统 54

习题4 58

第5章　处理器调度 60

5.1　三级调度的概念 60

5.1.1　作业的状态及其转换 60

5.1.2　调度的层次 61

5.1.3　作业和进程的关系 62

5.2　作业调度 63

5.2.1　作业调度的功能 63

5.2.2　作业调度的目标与性能衡量 63

5.3　进程调度 65

5.3.1　进程调度的功能 65

5.3.2　进程调度的方式 65

5.3.3　进程调度的时机 66

5.4.2　短作业（进程）优先调度算法 67

5.4　常用的调度算法 67

5.4.1　先来先服务调度算法 67

5.4.3　时间片轮转调度算法 68

5.4.4　优先权调度算法 69

5.4.5　最高响应比优先调度算法 69

5.4.6　多级队列调度算法 70

5.4.7　多级反馈队列调度算法 70

5.5.3　优先数计算 71

5.5.2　调度标记设置 71

5.5　实例分析：UNIX进程调度 71

5.5.1　调度时机 71

5.5.4　调度的实现 72

习题5 72

第6章　死锁 74

6.1　死锁的基本概念 74

6.1.1　死锁产生的原因 74

6.1.2　死锁的必要条件 75

6.1.3　死锁的对策 76

6.2　死锁预防 77

6.3　死锁避免 78

6.3.1　安全和不安全状态 78

6.3.2　利用银行家算法避免死锁 79

6.4　死锁的检测 81

6.5　死锁的解除 83

习题6 84

6.6　死锁的综合处理 84

第7章　实存储管理技术 86

7.1　存储管理的基本概念 86

7.1.1　存储管理要解决的问题 86

7.1.2　存储管理的分类 86

7.1.3　地址重定位 87

7.2　连续分配存储管理方式 89

7.2.1　单一连续分配方式 89

7.2.2　固定分区存储管理方式 90

7.2.3　可变分区存储管理方式 90

7.3　离散分配存储管理方式 97

7.3.1　分页存储管理方式 97

7.3.2　分段存储管理方式 103

7.3.3　段页式存储管理方式 106

习题7 109

8.1.1　局部性原理 111

8.1　虚拟存储器的基本概念 111

第8章　虚拟存储管理技术 111

8.1.2　虚拟存储器 112

8.2　请求分页式存储管理方式 112

8.2.1　请求分页式存储管理的基本 112

概念 112

8.2.2　页面分配策略 113

8.2.3　页面调入时机 115

8.2.4　页面置换算法 115

8.2.5　请求分页系统的性能分析 119

8.3　请求分段式存储管理方式 121

8.3.1　请求分段式存储管理的基本 121

概念 121

8.3.2　分段共享与保护 122

习题8 123

9.1　I/O系统的组成 125

9.1.1　I/O系统的结构 125

第9章　设备管理 125

9.1.2　I/O设备概述 126

9.1.3　设备控制器 127

9.1.4　I/O通道 127

9.2　I/O控制方式 128

9.2.1　程序I/O方式 128

9.2.2　中断驱动I/O方式 129

9.2.3　直接存储器存取方式 129

9.3.1　缓冲的引入 130

9.2.4　I/O通道方式 130

9.3　缓冲管理 130

9.3.2　缓冲区及其管理 131

9.4　设备分配 133

9.4.1　设备分配中的数据结构 133

9.4.2　设备分配策略 135

9.4.3　设备独立性 136

9.4.4　独占设备分配方法 136

9.4.5　SPOOLing技术 138

9.5　磁盘I/O 139

9.5.1　磁盘性能概述 139

9.5.2　数据的组织 140

9.5.3　磁盘访问时间 140

9.5.4　磁盘调度算法 141

9.6　I/O软件的组成 143

9.6.1　中断处理程序 143

9.6.2　设备驱动程序 146

9.6.3　与设备无关的系统软件 147

9.6.4　用户空间的I/O软件 148

习题9 149

第10章　文件系统 151

10.1　文件系统概述 151

10.1.1　文件和文件系统 151

10.1.2　文件的分类 152

10.1.3　文件系统的功能和基本操作 153

10.2.2　文件的物理结构 154

10.2　文件的结构 154

10.2.1　文件的逻辑结构 154

10.3　文件目录 157

10.3.1　文件控制块 157

10.3.2　单级目录结构 158

10.3.3　二级目录结构 159

10.3.4　多级目录结构 160

10.3.5　目录查询技术 160

10.4　文件存储空间的管理 161

10.4.1　空白文件目录 161

10.4.2　空白块链 162

10.4.3　位示图 162

10.4.4　MS-DOS的盘空间管理 163

10.4.5　UNIX文件存储空间的管理 163

10.5　文件的共享 164

10.5.1 目录结构中的共享 165

10.5.2　打开文件结构中的共享 166

10.5.3　管道（Pipe） 167

10.6　文件系统的安全性 169

10.6.1　文件的存取控制 169

10.6.2　分级安全管理 171

10.6.3　文件的转储和恢复 173

习题10 174

第11章　Linux操作系统 176

11.1　Linux概述 176

11.1.1 Linux的历史和特点 176

11.1.2　用户账号和系统安全 177

11.1.3　终端用户界面简介 177

11.1.4　Shell程序设计 180

11.1.5　系统调用 180

11.2　进程管理 180

11.2.1　Linux进程状态 180

11.2.2　task_struct结构 181

11.2.3　Linux进程的创建 182

11.2.4　进程使用的虚拟内存 184

11.2.5　Linux的进程调度 184

11.2.6　Linux的进程通信 186

11.3　存储管理 188

11.3.1　80386体系结构的存储管理 188

功能 188

11.3.2　进程的虚存管理和物理内存 191

分配 191

11.3.3　按需调页和内存页的使用 191

11.4　文件系统 192

11.4.1　ext2文件系统 192

11.4.2　虚拟文件系统 196

11.4.3 VFS索引节点缓存、目录缓存和缓冲区缓存 199

11.5　设备管理 200

11.5.1　设备和设备特殊文件 200

11.5.3　设备驱动程序 201

11.5.2　设备驱动程序的动态安装 201

11.5.4　设备文件的存取权限和系统安全 203

第12章　Windows 2000 204

12.1　Windows 2000的历史 204

12.1.1　MS-DOS 204

12.1.2　Windows 95/98/Me 204

12.1.3　Windows NT 205

12.1.4　Windows 2000 205

12.2.1　系统的要求与设计目标 206

12.2　Windows 2000的体系结构 206

12.2.2　Windows 2000的体系结构 207

12.3　Windows 2000的进程管理与处理器调度 211

12.3.1　Windows 2000的进程和线程模型总述 211

12.3.2　Windows 2000中进程的实现 211

12.3.3　Windows 2000中线程的实现 211

12.3.4　Windows 2000的线程调度 212

12.4.2　页面状态 216

12.4.1　Windows 2000的虚拟地址空间 216

12.4　Windows 2000的存储管理 216

12.4.3　地址转换机制 217

12.4.4　页面目录、页表和PTE的结构 218

12.4.5　页面调度策略与工作集管理 219

12.4.6　Windows 2000的存储保护 220

12.5　Windows 2000的设备管理 220

12.5.1　Windows 2000的I/O设计目标 220

12.5.2　Windows 2000的I/O结构 220

12.5.3　Windows 2000的设备驱动程序 221

12.5.4　Windows 2000的I/O处理方法 223

12.6　Windows 2000的文件系统 227

12.6.1　Windows 2000文件系统格式 227

12.6.2　NTFS文件系统 228

12.6.3　NTFS的磁盘结构 230

12.6.4　NTFS的可靠性 232

12.6.5　NTFS的安全性 233

参考文献 234