第1章 操作系统概论 1
1.1 操作系统的作用 1
1.1.1 硬件系统和应用程序间的界面 1
1.1.2 资源管理者 2
1.1.3 推动操作系统发展的因素 2
1.2 操作系统的演变 3
1.2.1 串行处理系统 3
1.2.2 简单批处理系统 4
1.2.3 多道程序批处理系统 6
1.2.4 分时系统 8
1.2.5 实时系统 10
1.2.6 网络操作系统 11
1.2.7 分布式操作系统 11
1.2.8 嵌入式操作系统 12
1.3 操作系统的主要成就 13
1.3.1 进程 13
1.3.2 存储器管理 15
1.3.3 信息保护和安全性 16
1.3.4 调度和资源管理 17
1.3.5 系统结构 18
1.4 操作系统举例 20
1.4.1 Windows NT 20
1.4.2 UNIX System V 23
1.5 操作系统的主要研究课题 24
小结 25
习题 25
第2章 进程描述与控制 26
2.1 进程状态 26
2.1.1 进程产生和终止 27
2.1.2 进程状态模型 29
2.1.3 进程挂起 32
2.2 进程描述 36
2.2.1 操作系统控制结构 37
2.2.2 进程控制结构 37
2.2.3 进程属性 38
2.3 进程控制 40
2.3.1 执行模式 40
2.3.2 进程创建 41
2.3.3 进程切换 41
2.3.4 上下文切换 42
2.3.5 操作系统的运行 42
2.3.6 微核 44
2.4 线程和SMP 44
2.4.1 线程及其管理 44
2.4.2 多线程的实现 46
2.4.3 进程与线程的关系 47
2.4.4 SMP 48
2.5 系统举例 49
2.5.1 UNIX System V 49
2.5.2 Windows NT 52
2.5.3 Linux 56
小结 57
习题 58
第3章 并发控制——互斥与同步 61
3.1 并发原理 62
3.1.1 进程间的相互作用 64
3.1.2 进程间的相互竞争 65
3.1.3 进程间的相互合作 66
3.1.4 互斥的要求 67
3.2 互斥——用软件方法实现 68
3.2.1 Dekker算法 68
3.2.2 Peterson算法 72
3.3 互斥——用硬件方法解决 73
3.3.1 禁止中断 73
3.3.2 使用机器指令 73
3.4 信号量 75
3.4.1 用信号量解决互斥问题 77
3.4.2 用信号量解决生产者／消费者问题 78
3.4.3 信号量的实现 83
3.4.4 用信号量解决理发店问题 84
3.5 管程 87
3.5.1 带信号量的管程 87
3.5.2 用管程解决生产者／消费者问题 89
3.6 消息传递 90
3.6.1 消息传递原语 90
3.6.2 用消息传递实现同步 91
3.6.3 寻址方式 91
3.6.4 消息格式 92
3.6.5 排队规则 93
3.6.6 用消息传递实现互斥 93
3.7 读者／写者问题 95
3.7.1 读者优先 95
3.7.2 写者优先 96
3.8 系统举例 99
3.8.1 UNIX System V 99
3.8.2 Windows NT 101
小结 102
习题 103
第4章 死锁处理 105
4.1 死锁问题概述 105
4.1.1 可重用资源 105
4.1.2 消耗型资源 106
4.1.3 产生死锁的条件 107
4.2 死锁处理 108
4.2.1 死锁预防 108
4.2.2 死锁避免 109
4.2.3 死锁检测 113
4.2.4 死锁恢复 113
4.2.5 处理死锁的综合方法 114
4.3 哲学家用餐问题 114
小结 116
习题 116
第5章 内存管理 118
5.1 概述 118
5.1.1 基本概念 118
5.1.2 虚拟存储器 120
5.1.3 重定位 121
5.2 存储管理的基本技术 123
5.2.1 分区法 123
5.2.2 可重定位分区法 124
5.2.3 覆盖技术 125
5.2.4 交换技术 127
5.3 分页存储管理 127
5.3.1 基本概念 127
5.3.2 纯分页系统 130
5.3.3 请求式分页系统 131
5.3.4 硬件支持及缺页处理 132
5.3.5 页的共享和保护 133
5.4 分段存储管理 134
5.4.1 基本概念 134
5.4.2 基本原理 135
5.4.3 硬件支持和缺段处理 135
5.4.4 段的共享和保护 136
5.5 段页式存储管理 138
5.5.1 基本概念 138
5.5.2 地址转换 139
5.5.3 管理算法 140
5.6 虚拟内存的置换算法 140
5.6.1 先进先出页面置换算法 141
5.6.2 最佳页面置换算法 141
5.6.3 最近最少使用页面置换算法 141
5.6.4 第2次机会页面置换算法 142
5.6.5 时钟页面置换算法 143
5.6.6 其他页面置换算法 143
5.7 系统举例 144
5.7.1 UNIX系统中的存储管理技术 144
5.7.2 Linux系统中的存储管理技术 148
5.7.3 Windows NT系统中的存储管理技术 149
小结 150
习题 151
第6章 处理机调度 152
6.1 调度类型 152
6.1.1 长程调度 154
6.1.2 中程调度 154
6.1.3 短程调度 154
6.2 调度算法 154
6.2.1 短程调度标准 154
6.2.2 优先权的使用 156
6.2.3 调度策略 156
6.2.4 性能比较 164
6.2.5 模拟模型 165
6.2.6 公平分享调度策略 166
6.3 多处理机调度 167
6.3.1 粒度 168
6.3.2 设计要点 169
6.3.3 进程调度策略 170
6.4 实时调度 174
6.4.1 实时操作系统的特性 174
6.4.2 实时调度 177
6.4.3 期限调度 177
6.4.4 比率单调调度 180
6.5 响应时间 182
6.6 系统举例 183
6.6.1 UNIX System V 183
6.6.2 Windows NT 184
小结 186
习题 186
第7章 I/O设备管理 189
7.1 I/O系统硬件 189
7.1.1 I/O设备 189
7.1.2 设备控制器 190
7.1.3 I/O技术 191
7.2 I/O软件的层次结构 196
7.2.1 中断处理程序 196
7.2.2 设备驱动程序 197
7.2.3 与设备无关的I/O软件 198
7.2.4 用户空间的I/O软件 199
7.2.5 缓冲技术 201
7.3 磁盘调度 204
7.3.1 调度策略 205
7.3.2 磁盘高速缓存 208
7.4 系统举例 210
7.4.1 UNIX System V 210
7.4.2 Windows NT I/O分析 212
小结 215
习题 216
第8章 文件管理 218
8.1 文件与文件系统 218
8.1.1 文件及其分类 218
8.1.2 文件系统及其功能 219
8.2 文件的结构及存取方式 221
8.2.1 文件的逻辑结构及存取方式 221
8.2.2 文件的物理结构及存储设备 223
8.3 文件管理 228
8.3.1 文件目录结构 228
8.3.2 文件目录管理 233
8.4 文件存储空间的分配与管理 233
8.4.1 文件存储空间的分配 234
8.4.2 磁盘空间管理 235
8.5 系统举例——Windows NT 237
8.5.1 PE可移动执行的文件格式 238
8.5.2 PE文件首部 239
8.5.3 块表数据结构及辅助信息块 242
小结 246
习题 246
第9章 分布计算 247
9.1 客户／服务器计算 247
9.1.1 什么是客户／服务器计算 247
9.1.2 客户／服务器模式的应用 249
9.1.3 中间件 251
9.2 分布式消息传递 253
9.2.1 分布式消息传递的方法 253
9.2.2 消息传递的可靠性 254
9.3 远程过程调用 254
小结 255
习题 256
第10章 分布式进程管理 257
10.1 进程迁移 257
10.1.1 进程迁移的原因 257
10.1.2 进程迁移的机制 257
10.1.3 一种迁移方案 259
10.1.4 进程迁移的协商 260
10.1.5 进程驱逐 261
10.1.6 抢占及非抢占进程的迁移 261
10.2 分布式全局状态 262
10.2.1 全局状态及分布式快照 262
10.2.2 分布式快照算法 263
10.3 分布式进程管理——互斥 264
10.3.1 分布式互斥问题 265
10.3.2 分布式系统的事件定序——时戳方法 266
10.3.3 分布式互斥算法 268
10.4 分布式死锁 271
10.4.1 资源分配中的死锁 272
10.4.2 死锁预防 273
10.4.3 死锁避免 274
10.4.4 死锁检测 274
10.4.5 消息通信中的死锁 277
小结 279
习题 279
第11章 操作系统的安全性 281
11.1 安全性概述 281
11.1.1 安全性的内涵 281
11.1.2 操作系统的安全性 282
11.1.3 操作系统的安全性级别 284
11.2 安全保护机制 285
11.2.1 进程支持 285
11.2.2 内存及地址保护 286
11.2.3 存取控制 288
11.2.4 文件保护 292
11.2.5 用户身份鉴别 293
11.3 病毒及其防御 296
11.3.1 病毒概述 296
11.3.2 病毒的防御机制 297
11.3.3 特洛伊木马程序及其防御 298
11.4 加密技术 298
11.4.1 传统加密方法 299
11.4.2 公开密钥加密方法 300
11.4.3 密钥的管理 301
11.5 安全操作系统的设计 302
11.5.1 安全模型 303
11.5.2 安全操作系统的设计 305
11.6 系统举例——Windows 2000的安全性分析 308
小结 310
习题 311
第12章 一个小型操作系统的实现 312
12.1 MINIX概述 312
12.1.1 MINIX的组成结构 312
12.1.2 头文件 315
12.2 进程 317
12.2.1 进程概述 317
12.2.2 进程的具体实现 318
12.3 I/O系统 324
12.3.1 I/O系统概述 324
12.3.2 设备驱动程序的实现 325
12.4 内存管理 329
12.4.1 内存管理概述 329
12.4.2 内在管理的实现 332
12.5 文件系统 335
12.5.1 文件系统概述 335
12.5.2 实现 338
小结 342
习题 342
参考文献 344