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目 录 2

第一部分基本篇 2

第1章操作系统引论 2

1.1计算机系统 2

1.1.1计算机的出现 2

1.1.2计算机的发展 4

1.2操作系统的形成和发展 5

1.2.1操作系统的形成和发展 5

1.2.2从操作系统的形成和发展中得到的启示 10

1.2.3计算机的结构与操作系统的关系 11

1.3操作系统的特征 12

1.3.1并发性 12

1.3.2共享性 12

1.3.3虚拟性 13

1.3.4不确定性 13

1.4操作系统的功能 13

1.4.1处理机管理 13

1.4.2存储管理 14

1.4.3设备管理 15

1.4.4信息资源管理 16

1.5操作系统的基本类型 17

1.5.1批处理操作系统 17

1.5.2分时操作系统 20

1.5.3实时操作系统 22

1.6发展中的操作系统 24

1.6.1微机操作系统 24

1.6.2多处理机操作系统 37

1.6.3网络操作系统 38

1.6.4分布式操作系统 40

1.7研究操作系统的几种观点 42

1.7.1资源管理的观点 42

1.7.2用户的观点（扩展机器的观点） 42

1.8 Windows 2000的结构和特点 43

1.8.1 Windows 2000的特点 44

1.8.2Windows 2000的结构 45

1.9要点及小结 47

第2章进程管理 50

2.1程序的执行 50

2.1.1程序的顺序执行 50

2.1.2程序的并发执行 51

2.1.3 Bernstein条件 52

2.2进程的描述和进程的状态 53

2.2.1进程的定义与描述 53

2.2.2进程的状态及转换 54

2.2.3进程控制块（Process Control Block,PCB） 58

2.3进程控制 61

2.3.1内核和原语的概念 61

2.3.2进程的创建与撤消 62

2.3.3进程的阻塞与唤醒 64

2.3.4进程的挂起与激活 65

2.4线程的概念 66

2.4.1线程的引入 66

2.4.2线程与进程的比较 67

2.4.3线程的实现 69

2.4.4.Windows 2000的进程和线程 74

2.5进程的互斥与同步 78

2.5.1并发的原理 78

2.5.2临界资源与临界区 80

2.5.3进程互斥的软件方法 81

2.5.4信号量与PV操作 85

2.5.5经典进程同步问题 90

2.5.6管程 96

2.5.7 Windows 2000的互斥与同步 99

2.6进程通信 100

2.6.1进程通信的类型 101

2.6.2消息传递系统的实现 103

2.6.3 Windows 2000的进程通信 105

2.7死锁 107

2.7.1死锁原理 107

2.7.2死锁的条件 111

2.7.3死锁的预防 112

2.7.4死锁的避免 113

2.7.5死锁的检测 116

2.7.6死锁的解除 118

2.8处理机调度 119

2.8.1调度的层次 119

2.8.2调度的性能准则 120

2.8.3调度算法 122

2.8.4 Windows 2000的线程调度 128

2.9要点及小结 133

3.1.1重定位 137

第3章存储管理 137

3.1程序的装入和链接 137

3.1.2链接 139

3.2连续分配存储管理方式 140

3.2.1单一连续分区 140

3.2.2固定分区 141

3.2.3可变分区 142

3.2.4动态重定位分区 144

3.3.1页式存储管理的基本原理 145

3.3页式存储管理 145

3.3.2页式存储管理的地址变换机构 147

3.3.3快表 148

3.3.4多级页表和反置页表 148

3.3.5典型页式操作系统举例 150

3.4请求页式存储管理 153

3.4.1局部性原理和虚拟存储器 153

3.4.2请求页式存储管理的实现 154

3.4.3请求页式存储管理驻留集管理 157

3.4.4请求页式存储管理的调入策略 158

3.4.5请求页式存储管理的页面置换算法 159

3.4.6请求页式存储管理系统的性能 161

3.5段式存储管理 163

3.5.1段式存储管理的基本原理 163

3.5.2请求段式存储管理系统的硬件支持 165

3.5.3段的共享 166

3.6段页式存储管理 168

3.6.2段页式存储管理的地址变换 169

3.6.1段页式存储管理的基本原理 169

3.6.3段页式存储管理系统举例 170

3.7 Windows 2000的内存管理 174

3.7.1地址空间的布局 174

3.7.2地址变换机制 176

3.7.3内存分配 179

3.7.4页面共享 182

3.7.5驻留集 182

3.7.6物理内存管理 184

3.8要点及小结 187

第4章设备管理 191

4.1 I/O硬件组成 191

4.1.1 I/O系统结构 191

4.1.2 I/O设备 192

4.1.3设备控制器 193

4.1.4设备通道 195

4.2 I/O数据控制方式 197

4.2.1程序直接控制方式 197

4.2.2中断控制方式 199

4.2.3 DMA方式 200

4.2.4通道方式 202

4.3 I/O设备分配 203

4.3.1设备分配数据结构 203

4.3.2设备独立性 205

4.3.3设备分配 205

4.3.4 SPOOLing技术 208

4.4 I/O控制 209

4.4.1 I/O控制程序 210

4.4.2设备驱动程序 211

4.4.3中断处理程序 212

4.5 Windows 2000的I/O系统 215

4.5.1 Windows 2000的I/O系统结构 215

4.5.2 Windows 2000的I/O系统的数据结构 216

4.5.3 Windows 2000的I/O系统的设备驱动程序 219

4.5.4 Windows 2000的I/O处理 220

4.6磁盘 220

4.6.1磁盘性能 221

4.6.2磁盘调度算法 223

4.6.3磁盘容错技术RAID 225

4.6.4 Windows 2000的磁盘管理 229

4.7缓冲管理 231

4.7.1缓冲 232

4.7.2磁盘高速缓存 236

4.7.3提高磁盘I/O速度的其他方法 237

4.8 Windows 2000的高速缓存管理 238

4.8.2 Windows 2000高速缓存的结构与大小 239

4.8.1 Windows 2000高速缓存的结构特点 239

4.8.3 Windows 2000高速缓存支持的操作 240

4.9要点及小结 242

第5章文件管理 244

5.1文件及文件系统 244

5.1.1文件的概念 244

5.1.2文件类型 245

5.1.4文件的操作 246

5.1.3文件的属性 246

5.1.5文件系统 247

5.2文件组织与存储 249

5.2.1文件的逻辑结构 249

5.2.2文件的物理结构 252

5.2.3文件空闲存储空间的管理 256

5.3目录 259

5.3.1文件控制块和索引节点 260

5.3.2单级目录 261

5.3.3两级目录 262

5.3.4树形目录 263

5.3.5目录的查询 266

5.3.6文件的共享 267

5.4文件系统的可靠性 270

5.4.1坏块管理 270

5.4.2备份 270

5.4.3文件系统一致性问题 271

5.4.4数据一致性控制 273

5.5保护机制 274

5.5.1保护域 274

5.5.2保护矩阵的实现 275

5.5.3分级安全管理 277

5.6 Windows 2000的文件系统 279

5.6.1 Windows 2000文件系统概述 279

5.6.2 NTFS卷及其结构 282

5.6.3 NTFS可恢复性、可靠性和安全性 286

5.7要点及小结 288

第二部分提高篇 292

第6章Linux操作系统源代码分析 292

6.1 Linux内核 292

6.1.1内核设计目标 292

6.1.2微内核与单内核 293

6.1.3 Linux内核类型 294

6.2系统初始化 294

6.2.2操作系统的初始化 295

6.2.1初始化系统 295

6.2.3 init进程 296

6.3进程 297

6.3.1 Linux中的进程 297

6.3.2进程的创建与撤消 299

6.3.3进程调度 300

6.4进程通信 301

6.4.1管道 301

6.4.2信号 303

6.4.3消息队列 304

6.4.4信号量 307

6.4.5共享内存 309

6.5内存管理 310

6.5.1虚拟内存管理 310

6.5.2进程的内存组织 311

6.5.3分页 312

6.5.4交换设备 313

6.5.5缓存和刷新机制 313

6.6.1 Linux的设备管理 315

6.6设备驱动 315

6.6.2中断 316

6.6.3字符设备驱动程序 317

6.6.4块设备驱动程序 318

6.6.5网络设备驱动程序 319

6.7虚拟文件系统 320

6.7.1 VFS主要数据结构 321

6.7.2 VFS操作数据结构 323

6.7.3文件系统的安装与卸载 325

6.7.4文件系统的系统调用 327

6.7.5 EXT2逻辑文件系统 328

6.8要点及小结 330

第7章分布式操作系统 331

7.1分布式系统引论 331

7.1.1分布式系统与集中式系统 331

7.1.2分布式系统与独立微机 332

7.1.3分布式系统与网络操作系统 333

7.1.4设计分布式系统的若干问题 334

7.1.5分布式系统的缺点 338

7.2分布式系统的互斥 338

7.2.1集中式算法 339

7.2.2分布式事件排序算法 340

7.2.3令牌环算法 342

7.2.4三种互斥算法比较 343

7.3分布式系统的死锁 343

7.3.1 资源分配中的死锁 344

7.3.2消息通信中的死锁 347

7.4分布式系统的负载分配 349

7.4.1负载分配的概念 349

7.4.2调度算法 352

7.4.3协调者选举 355

7.4.4孤儿进程 355

7.5分布式文件系统 356

7.5.1分布式文件服务 356

7.5.2分布式目录服务 358

7.5.3分布式命名服务 360

7.54分布式文件共享问题 361

7.5.5分布式文件缓冲区管理 362

7.5.6分布式文件复制 364

7.6要点及小结 365

第8章操作系统安全 366

8.1操作系统安全概述 366

8.1.1操作系统的脆弱性 366

8.1.2安全操作系统的重要性 368

8.2操作系统的安全机制 368

8.2.1硬件安全机制 369

8.2.2软件安全机制 372

8.3操作系统安全评测 377

8.3.1操作系统安全评测方法 377

8.3.2国内外计算机系统安全评测准则 378

8.3.3美国国防部可信计算机系统评测准则 379

8.3.4中国计算机信息系统安全保护等级划分准则 381

8.4分布式操作系统安全 382

8.4.1加密和数据签名 382

8.4.2身份认证 384

8.4.3防火墙 386

8.5 Linux操作系统安全性 387

8.5.1标识与鉴别 387

8.5.2存取控制 388

8.5.3审计与加密 388

8.5.4网络安全 389

8.5.5备份和恢复 390

8.6.1 Windows 2000/XP安全模型 391

8.6 Windows 2000/XP操作系统安全 391

8.6.2 Windows 2000/XP的注册表、文件系统及系统的激活和授权机制 395

8.7要点及小结 397

上机实习 398

一、线程的创建和撤消 398

二、线程同步 400

三、管道的使用 406

四、用户态线程库的建立 409

五、Windows 2000与Linux进程通信工具的比较 410

参考文献 411