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第1章 操作系统引论 1

1.1 操作系统的概念 1

1.1.1 计算机系统简介 2

1.1.2 计算机系统的层次结构 3

1.1.3 程序的执行 4

1.1.4 计算机的使用 4

1.1.5 操作系统的定义 5

1.1.6 操作系统的设计目标 6

1.2 操作系统的发展 7

1.2.1 推动操作系统发展的因素 7

1.2.2 手工操作阶段 8

1.2.3 单道批处理系统 10

1.2.4 多道批处理系统 13

1.2.5 分时系统 15

1.2.6 实时系统 18

1.2.7 通用操作系统 21

1.2.8 PC操作系统 21

1.2.9 网络操作系统 23

1.2.1 0分布式操作系统 24

1.3 操作系统的功能 25

1.3.1 处理机管理 26

1.3.2 存储器管理 26

1.3.3 设备管理 27

1.3.4 文件管理 28

1.3.5 用户接口 28

1.4 操作系统的类型 29

1.4.1 按任务数分类 30

1.4.2 按用户数分类 30

1.4.3 按使用环境及对作业的处理方式分类 30

1.4.4 按应用领域分类 31

1.4.5 按源码开放程度分类 32

1.5 操作系统的特征 32

1.5.1 并发性 32

1.5.2 共享性 34

1.5.3 虚拟性 35

1.5.4 异步性 35

1.6 学习操作系统的目的 36

1.7 本章小结 37

1.8 习题 38

第2章 操作系统的运行环境与用户接口 39

2.1 操作系统运行的硬件环境 39

2.1.1 与操作系统相关的硬件结构 39

2.1.2 存储介质 41

2.1.3 指令的执行过程 42

2.2 硬件为操作系统提供的支持 42

2.3 操作系统与其他软件之间的关系 43

2.4 操作系统的用户接口 44

2.4.1 用户接口简介 44

2.4.2 作业的基本概念 47

2.4.3 一般用户作业的输入／输出方式 51

2.5 本章小结 53

2.6 习题 54

第3章 进程管理 55

3.1 进程的概念 55

3.1.1 进程的引入 55

3.1.2 进程的定义 60

3.2 进程的状态及转换 61

3.2.1 进程的基本状态 61

3.2.2 进程的状态转换 62

3.3 进程的描述与组织 62

3.3.1 进程的描述 63

3.3.2 进程的组织 64

3.4 进程控制 65

3.4.1 进程控制的概念 65

3.4.2 创建原语 66

3.4.3 撤销进程 67

3.4.4 阻塞原语 69

3.4.5 进程的唤醒 70

3.5 进程的同步与互斥 70

3.5.1 并发进程之间的基本关系 70

3.5.2 临界区 72

3.5.3 两个进程互斥的解决方案 77

3.5.4 锁机制 79

3.5.5 信号量机制 81

3.5.6 用信号量实现进程互斥 82

3.5.7 用信号量实现进程同步 83

3.5.8 经典的进程同步互斥问题 84

3.5.9 进程同步互斥问题实例 89

3.6 线程 93

3.6.1 线程概述 93

3.6.2 多线程的实现 96

3.6.3 多线程模型 99

3.7 进程通信 101

3.7.1 进程通信的基本概念 101

3.7.2 消息传递通信方式 103

3.7.3 无名管道通信方式 104

3.8 本章小结 105

3.9 习题 105

第4章 处理机调度与死锁 107

4.1 处理机调度的层次 107

4.2 作业调度 109

4.2.1 作业调度的任务和功能 110

4.2.2 作业调度的目标和性能衡量标准 110

4.2.3 作业调度算法 112

4.3 进程调度 116

4.3.1 进程调度的任务和功能 116

4.3.2 进程调度方式 116

4.3.3 进程调度的时机 117

4.3.4 进程调度算法 117

4.4 死锁 119

4.4.1 问题的提出 119

4.4.2 死锁的概念 121

4.4.3 死锁的预防 123

4.4.4 死锁的避免 124

4.4.5 死锁的检测与恢复 130

4.5 本章小结 133

4.6 习题 133

第5章 存储器管理 135

5.1 存储器管理引言 135

5.1.1 基本概念 136

5.1.2 存储器管理的功能 137

5.2 单一连续区存储管理 142

5.3 固定式分区存储管理 143

5.3.1 基本原理 143

5.3.2 内存分配方法 144

5.4 动态分区存储管理 145

5.4.1 基本思想 146

5.4.2 数据结构 146

5.4.3 动态分区分配算法 147

5.4.4 内存的回收 149

5.4.5 动态分区分配的其他问题 151

5.5 页式存储管理 151

5.5.1 基本原理 152

5.5.2 存储空间的分配与回收 153

5.5.3 地址变换 155

5.5.4 信息共享与保护 157

5.5.5 二级页表及多级页表 158

5.6 请求页式存储管理 159

5.6.1 请求页式要解决的问题 159

5.6.2 请求页式的地址变换机构 160

5.6.3 请求页式的缺页中断机构 161

5.6.4 页面置换算法 162

5.6.5 Belady现象 165

5.6.6 请求页式存储管理的性能分析 166

5.7 段式存储管理 167

5.7.1 基本原理 167

5.7.2 存储空间的分配与回收 168

5.7.3 段式地址变换 168

5.7.4 页式存储和段式存储管理的区别 169

5.8 段页式存储管理 169

5.9 本章小结 170

5.10 习题 171

第6章 设备管理 173

6.1 设备管理的基本概念 173

6.1.1 I/O设备简介 173

6.1.2 I/O设备的分类 174

6.1.3 I/O系统的构成 175

6.1.4 I/O设备管理的目标 176

6.1.5 设备管理的任务和功能 177

6.2 设备工作的I/O控制方式 178

6.2.1 程序直接控制方式 178

6.2.2 中断方式 179

6.2.3 DMA方式 181

6.2.4 通道方式 183

6.3 I/O请求处理 186

6.3.1 I/O请求处理步骤 186

6.3.2 中断技术 187

6.3.3 设备驱动程序 189

6.4 设备分配 189

6.4.1 设备分配所用的数据结构 189

6.4.2 设备分配原则和方式 192

6.4.3 设备分配程序 193

6.4.4 设备分配策略 194

6.5 缓冲技术 194

6.5.1 缓冲技术概述 194

6.5.2 单缓冲 195

6.5.3 双缓冲 196

6.5.4 多缓冲 196

6.5.5 缓冲池 197

6.6 本章小结 197

6.7 习题 197

第7章 文件管理 199

7.1 文件系统的基本概念 199

7.1.1 文件的定义 199

7.1.2 文件的分类 201

7.1.3 文件系统的定义 202

7.1.4 文件系统的功能和任务 202

7.2 文件的逻辑结构及存取方式 203

7.2.1 文件的逻辑结构 203

7.2.2 文件的存取方式 205

7.3 文件的物理结构 207

7.4 文件存储空间的管理 212

7.5 文件的目录结构 216

7.5.1 文件目录项 216

7.5.2 文件目录结构 217

7.6 文件的共享与保护 219

7.6.1 文件共享 220

7.6.2 文件保护 221

7.7 磁盘的组织与管理 223

7.7.1 磁盘的结构 223

7.7.2 磁盘访问时间 223

7.7.3 磁盘调度算法 224

7.8 本章小结 226

7.9 习题 226

第8章 多核系统 229

8.1 预备知识 229

8.2 多核系统结构 230

8.2.1 多核系统的基本概念及分类 230

8.2.2 CMP多核系统的结构 231

8.2.3 多核系统的特点 233

8.3 多核的内存管理 233

8.3.1 均匀内存访问 233

8.3.2 非均匀内存访问 234

8.3.3 全缓存内存访问 234

8.4 多核系统的进程同步 234

8.4.1 多核环境下进程管理的变化 234

8.4.2 多核环境下的进程同步机制 235

8.5 多核系统的进程调度 236

8.5.1 多核环境的进程模型 237

8.5.2 多核环境的内核模型 237

8.5.3 多核环境的进程调度策略 238

8.6 本章小结 238

8.7 习题 239

参考文献 240