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第1章 概论 1

1.1 操作系统的定义和功能 1

1.1.1 操作系统的定义 2

1.1.2 操作系统的功能 3

1.1.3 操作系统的特征 5

1.2 操作系统的发展 6

1.2.1 手工操作阶段 7

1.2.2 早期的批处理阶段 7

1.2.3 多道批处理系统阶段 8

1.2.4 操作系统的分类 10

1.3 操作系统的接口 13

1.3.1 程序接口 14

1.3.2 操作接口 14

1.4 操作系统的设计实现方法 15

1.4.1 操作系统设计与开发概述 15

1.4.2 操作系统的体系结构 17

1.5 Windows系列操作系统概况 19

1.5.1 MS-DOS 19

1.5.2 Windows 3.x、Windows 95/98及Windows Me 20

1.5.3 Windows NT及Windows 2000/2003/2008 21

1.5.4 Windows CE和Windows Mobile 21

1.5.5 Windows XP/Vista和Windows 7 22

小结 23

习题 23

第2章 进程管理 24

2.1 概述 24

2.2 程序的执行方式 24

2.2.1 程序的顺序执行 25

2.2.2 程序的并发执行与并行执行 25

2.2.3 进程概念的引入 26

2.3 进程的特征与控制 27

2.3.1 进程状态及转换 28

2.3.2 进程控制块PCB 30

2.3.3 进程控制 31

2.4 进程的互斥与同步 33

2.4.1 与时间有关的错误 34

2.4.2 临界资源与临界区 35

2.4.3 进程同步机制 38

2.4.4 进程同步经典问题 42

2.5 进程通信 49

2.5.1 消息传递通信 49

2.5.2 共享内存通信 51

2.5.3 管道通信 51

2.6 进程调度 52

2.6.1 进程调度模型 53

2.6.2 调度算法选择／评价准则 54

2.6.3 调度算法 55

2.6.4 多CPU系统中的调度 59

2.6.5 多核CPU中的调度 60

2.7 死锁 61

2.7.1 死锁的产生原因 61

2.7.2 死锁产生的必要条件 62

2.7.3 死锁的避免 63

2.7.4 检测与解除 66

2.8 线程的基本概念 66

2.8.1 线程的引入 66

2.8.2 线程与进程的区别与联系 67

2.8.3 线程的三种模式 68

2.9 Windows 7中的进程与线程 69

2.9.1 进程 70

2.9.2 线程 72

小结 74

习题 74

第3章 内存管理 76

3.1 内存管理概述 76

3.1.1 计算机存储系统的结构 76

3.1.2 地址的表示与地址转换 77

3.1.3 内存管理的功能 78

3.1.4 覆盖与交换技术 78

3.2 分区内存管理 80

3.2.1 单一连续内存管理 80

3.2.2 固定分区内存管理 81

3.2.3 可变分区内存管理 83

3.3 页式存储管理 87

3.3.1 页式存储管理的基本原理 87

3.3.2 页式存储管理的内存的分配与回收 88

3.3.3 页式存储管理的地址转换 89

3.3.4 快表 90

3.3.5 页的共享和保护 90

3.3.6 多级页表 91

3.4 段式存储管理 93

3.4.1 段式存储管理的基本原理 93

3.4.2 段式存储管理的地址转换和内存保护 94

3.4.3 段的共享 95

3.4.4 分段和分页的比较 95

3.4.5 段页式存储管理 95

3.5 虚拟存储技术 97

3.5.1 虚拟存储技术的提出 97

3.5.2 程序的局部性原理 97

3.5.3 虚拟存储技术的基本思想 97

3.6 请求分页虚拟存储管理 98

3.6.1 请求分页虚拟存储管理的基本原理 98

3.6.2 请求分页虚拟存储管理的硬件支持 99

3.6.3 页面分配策略与页面调度算法 101

3.6.4 页面置换算法 104

3.6.5 影响请求页式存储管理性能的因素 107

3.7 请求分段虚拟存储管理 109

3.7.1 请求分段虚拟存储管理的基本原理 109

3.7.2 请求分段虚拟存储管理的段的共享和保护 109

3.7.3 请求段页式虚拟存储管理 110

3.8 Windows 7内存管理技术 111

3.8.1 基于分页管理的Windows 2000/XP/7 111

3.8.2 Windows 2000/XP/7系统的虚拟存储管理实现 112

3.8.3 Windows 2000/XP/7的内存空间分配 113

3.8.4 Windows 2000/XP内存页面级保护机制 115

3.8.5 Windows 7内存管理的新特点 115

小结 117

习题 117

第4章 设备管理 119

4.1 设备管理概述 119

4.1.1 设备分类 119

4.1.2 设备管理的目标、功能和结构 120

4.2 设备控制方法 122

4.2.1 程序循环查询方式 122

4.2.2 中断驱动方式 123

4.2.3 直接内存访问方式 124

4.2.4 通道方式 124

4.3 缓冲技术 126

4.3.1 单缓冲 127

4.3.2 双缓冲 128

4.3.3 多缓冲 129

4.4 输入输出软件 130

4.4.1 中断处理程序 131

4.4.2 设备驱动程序 132

4.4.3 设备独立性程序 132

4.4.4 用户层软件 133

4.5 设备分配与回收 134

4.5.1 设备信息描述 134

4.5.2 设备分配策略 135

4.5.3 SPOOLing技术 135

4.5.4 设备分配算法 137

4.5.5 设备分配与回收过程 137

4.6 Windows 7中的I/O设备管理 138

4.6.1 Windows I/O系统软件层次结构 138

4.6.2 I/O系统的数据结构 139

4.6.3 I/O的处理过程 141

4.6.4 Windows 7设备管理新特性 142

小结 146

习题 146

第5章 文件系统 148

5.1 概述 148

5.1.1 文件的概念 148

5.1.2 文件系统 149

5.1.3 文件的属性 150

5.1.4 文件的分类 151

5.1.5 文件的使用 151

5.2 文件的组织 152

5.2.1 文件的逻辑结构 153

5.2.2 记录的成组与分解 156

5.2.3 文件的物理结构 157

5.2.4 文件的存取方法 163

5.2.5 文件存储空间管理 163

5.3 文件目录 165

5.3.1 文件目录的基本概念 166

5.3.2 目录文件的组织 166

5.3.3 目录的结构 169

5.3.4 目录的检索 173

5.3.5 文件目录操作 174

5.4 文件系统调用的实现 174

5.4.1 实现系统调用的相关数据结构 174

5.4.2 创建和删除文件 176

5.4.3 打开和关闭文件 177

5.4.4 文件的读写和随机存取 178

5.5 文件共享 179

5.5.1 静态共享 179

5.5.2 动态共享 180

5.6 文件系统体系结构 181

5.6.1 文件系统的层次结构模型 182

5.6.2 文件操作的执行过程 182

5.6.3 虚拟文件系统 183

5.7 Windows 7的文件系统 184

5.7.1 Windows文件系统实现模型 184

5.7.2 FAT文件系统 186

5.7.3 NTFS文件系统 188

小结 190

习题 191

第6章 现代操作系统 192

6.1 现代操作系统概述 192

6.1.1 推动现代操作系统发展的主要因素 192

6.1.2 现代操作系统的新特征 193

6.2 网络操作系统 194

6.2.1 网络通信协议 194

6.2.2 ISO的OSI网络体系结构模型 195

6.2.3 TCP/IP网络体系结构 197

6.2.4 网络操作系统的功能和构成 198

6.2.5 几个流行的网络操作系统 201

6.2.6 Linux网络操作系统的实现 202

6.3 分布式操作系统 203

6.3.1 分布式操作系统的定义、特征 203

6.3.2 分布式操作系统的设计 205

6.3.3 标识符系统 206

6.3.4 分布式文件系统 208

6.3.5 分布式操作系统的进程管理 210

6.4 多处理机操作系统 220

6.4.1 多处理机系统结构 220

6.4.2 多处理机操作系统的功能与类型 222

6.4.3 多处理机操作系统的进程调度和管理 224

6.5 单CPU多核心操作系统 225

6.6 嵌入式操作系统 226

6.6.1 嵌入式系统的定义与基本特征 226

6.6.2 嵌入式操作系统实例 227

小结 229

习题 229

第7章 操作系统的安全与保护 231

7.1 基本概念 231

7.1.1 安全性 232

7.1.2 完整性 235

7.1.3 保密性 235

7.1.4 操作系统的安全等级 235

7.2 操作系统的安全威胁与保护 236

7.2.1 安全威胁的类型 236

7.2.2 操作系统保护层次 238

7.3 操作系统的网络通信安全 241

7.3.1 数据加密与解密 241

7.3.2 消息摘要与消息验证码 242

7.3.3 数字签名与公钥基础设施 243

7.4 针对操作系统的入侵与防范 246

7.4.1 黑客入侵 246

7.4.2 病毒入侵 250

7.5 审计 254

7.6 Windows 7安全技术 254

7.6.1 直接访问 254

7.6.2 应用程序控制策略 256

7.6.3 驱动器加密 256

7.6.4 升级的用户账户控制 257

7.6.5 生物安全特性 258

7.6.6 其他安全技术 259

小结 259

习题 260

参考文献 261