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第1章 操作系统引论1

1.1 操作系统的目标和作用1

1.2 操作系统的发展过程4

1.3 操作系统的基本特性9

1.4 现代操作系统的新特征12

1.4.1 传统OS演变为现代OS的主要因素12

1.4.2 多线程13

1.4.3 微内核14

1.4.4 网络化15

1.4.5 多媒体16

1.5 传统操作系统的主要功能17

1.6 现代操作系统新增功能21

1.6.1 系统安全管理21

1.6.2 面向网络的功能和服务22

1.6.3 多媒体功能23

习题24

第2章 进程的描述与控制26

2.1 前趋图和程序执行26

2.2 进程的描述29

2.2.1 进程的定义和特征29

2.2.2 进程的基本状态及转换30

2.2.3 挂起操作和进程状态的转换31

2.2.4 进程管理中的数据结构32

2.3 进程控制34

2.4 线程的基本概念39

2.4.1 线程的引入39

2.4.2 线程与进程的比较40

2.4.3 线程的状态和线程控制块41

2.4.4 线程的类型和多线程模型42

2.5 线程的实现43

2.5.1 线程的实现方式43

2.5.2 线程的实现44

2.5.3 线程的创建和终止46

习题47

第3章 进程的同步与通信48

3.1 进程同步的基本概念48

3.2 信号量机制52

3.2.1 整型信号量和记录型信号量52

3.2.2 AND型信号量和信号量集54

3.2.3 信号量的应用55

3.3 管程机制57

3.3.1 管程的定义57

3.3.2 条件变量58

3.3.3 利用管程解决生产者-消费者问题59

3.4 经典进程的同步问题60

3.4.1 生产者-消费者问题60

3.4.2 哲学家进餐问题61

3.4.3 读者-写者问题63

3.5 进程通信65

3.5.1 进程通信的类型65

3.5.2 直接消息传递系统66

3.5.3 信箱通信67

3.5.4 直接消息传递系统实例68

3.5.5 线程间的同步和通信70

习题71

第4章 处理机调度与死锁73

4.1 处理机调度的层次和调度算法的目标73

4.2 作业与作业调度75

4.2.1 批处理系统中的作业及调度75

4.2.2 先来先服务和短作业优先调度算法76

4.2.3 优先级调度算法和高响应比优先调度算法77

4.3 进程调度78

4.3.1 进程调度的任务、机制和方式78

4.3.2 轮转调度算法79

4.3.3 优先级调度算法80

4.3.4 多级反馈队列调度算法81

4.3.5 基于公平原则的调度算法82

4.4 实时调度83

4.4.1 实现实时调度的基本条件83

4.4.2 实时调度算法的分类84

4.4.3 最早截止时间优先算法84

4.4.4 最低松弛度优先算法86

4.4.5 优先级倒置87

4.5 死锁概述88

4.5.1 资源问题88

4.5.2 计算机系统中的死锁89

4.5.3 死锁的定义、必要条件和处理方法90

4.6 预防死锁91

4.7 避免死锁93

4.7.1 系统安全状态93

4.7.2 利用银行家算法避免死锁94

4.8 死锁的检测与解除96

4.8.1 死锁的检测96

4.8.2 死锁的解除98

习题99

第5章 存储器管理101

5.1 存储器的层次结构101

5.2 程序的装入和链接103

5.2.1 程序的装入103

5.2.2 程序的链接104

5.3 连续分配存储管理方式105

5.3.1 单一连续分配105

5.3.2 固定分区分配106

5.3.3 动态分区分配107

5.3.4 基于顺序搜索的分区分配算法108

5.3.5 基于索引搜索的分区分配算法109

5.3.6 可重定位分区分配111

5.4 对换112

5.5 分页存储管理方式115

5.5.1 分页存储管理的几个基本概念115

5.5.2 地址变换机构116

5.5.3 两级和多级页表118

5.5.4 反置页表工程119

5.6 分段存储管理方式120

5.6.1 分段存储管理方式的引入120

5.6.2 分段系统的基本原理121

5.6.3 信息共享123

5.6.4 段页式存储管理方式124

习题125

第6章 虚拟存储器127

6.1 虚拟存储器概述127

6.1.1 传统存储管理方式的特征和局部性原理127

6.1.2 虚拟存储器的定义和特征128

6.1.3 虚拟存储器的实现方法129

6.2 请求分页存储管理方式130

6.2.1 请求分页中的硬件支持130

6.2.2 请求分页中的内存分配131

6.2.3 页面调入策略133

6.3 页面置换算法134

6.3.1 最佳置换算法和先进先出置换算法135

6.3.2 最近最久未使用和最少使用置换算法136

6.3.3 Clock置换算法137

6.3.4 页面缓冲算法139

6.4 “抖动”与工作集139

6.5 请求分段存储管理方式142

习题145

第7章 输入／输出系统147

7.1 I/O系统的功能、模型和接口147

7.1.1 I/O系统的基本功能147

7.1.2 I/O系统的层次结构和模型148

7.1.3 I/O系统接口150

7.2 I/O设备和设备控制器151

7.3 中断机构和中断处理程序154

7.4 设备驱动程序156

7.4.1 设备驱动程序概述157

7.4.2 设备驱动程序的处理过程157

7.4.3 对I/O设备的控制方式159

7.5 与设备无关的I/O软件161

7.5.1 基本概念161

7.5.2 实现与设备无关性的软件162

7.5.3 设备分配163

7.5.4 逻辑设备名到物理设备名映射的实现165

7.6 用户层的I/O软件166

7.6.1 系统调用与库函数166

7.6.2 假脱机系统167

7.6.3 守护进程168

7.7 缓冲区管理169

7.7.1 缓冲的引入169

7.7.2 单缓冲区和双缓冲区170

7.7.3 环形缓冲区171

7.7.4 缓冲池172

7.8 磁盘存储器的性能和调度173

7.8.1 磁盘性能简述174

7.8.2 早期的磁盘调度算法176

7.8.3 基于扫描的磁盘调度算法177

习题178

第8章 文件管理180

8.1 文件和文件系统180

8.2 文件的逻辑结构183

8.2.1 文件逻辑结构的类型184

8.2.2 顺序文件184

8.2.3 索引文件186

8.2.4 索引顺序文件187

8.2.5 直接文件和哈希文件189

8.3 文件目录189

8.3.1 文件控制块和索引结点189

8.3.2 简单的文件目录191

8.3.3 树形结构目录192

8.3.4 目录查询技术194

8.4 文件共享195

8.5 文件保护198

8.5.1 保护域198

8.5.2 访问矩阵199

8.5.3 访问矩阵的修改200

8.5.4 访问矩阵的实现201

习题202

第9章 磁盘存储器管理204

9.1 外存的组织方式204

9.1.1 连续组织方式204

9.1.2 链接组织方式205

9.1.3 FAT技术206

9.1.4 NTFS的文件组织方式208

9.1.5 索引组织方式209

9.2 文件存储空间的管理212

9.3 提高磁盘I/O速度的途径215

9.4 提高磁盘可靠性的技术218

9.5 数据一致性控制221

习题225

第10章 操作系统接口227

10.1 用户接口227

10.2 Shell命令语言230

10.2.1 简单命令231

10.2.2 其他常用命令233

10.3 联机命令接口的实现235

10.3.1 键盘终端处理程序236

10.3.2 命令解释程序237

10.4 系统调用的概念和类型241

10.5 UNIX系统调用244

10.6 系统调用的实现246

10.6.1 系统调用的实现方法247

10.6.2 UNIX系统调用的实现248

10.6.3 Linux系统调用250

10.6.4 Win32的应用程序接口250

习题251

第11章 多处理机操作系统253

11.1 多处理机系统的基本概念253

11.2 多处理器系统的结构254

11.2.1 UMA多处理机系统的结构255

11.2.2 NUMA多处理机系统结构257

11.3 多处理机操作系统的特征与分类260

11.4 进程同步264

11.4.1 集中式与分布式同步方式264

11.4.2 自旋锁265

11.4.3 读-复制修改锁266

11.4.4 二进制指数补偿算法和待锁CPU等待队列机构267

11.4.5 定序机构268

11.5 多处理机系统进程调度269

11.5.1 用于评价调度性能的若干因素269

11.5.2 进程分配方式270

11.5.3 进程（线程）调度方式271

习题274

第12章 网络操作系统275

12.1 计算机网络概述275

12.1.1 网络的拓扑结构275

12.1.2 计算机广域网277

12.1.3 计算机局域网278

12.1.4 Internet简介279

12.2 网络体系结构280

12.2.1 网络体系结构的基本概念280

12.2.2 OSI七层模型282

12.2.3 TCP/IP网络体系结构283

12.2.4 LAN网络体系结构284

12.3 客户-服务器模式286

12.3.1 客户-服务器模式的基本概念286

12.3.2 三层结构的客户-服务器模式287

12.3.3 浏览器-服务器模式289

12.4 网络操作系统的功能289

12.5 网络操作系统提供的服务293

12.5.1 传统信息服务294

12.5.2 Web服务294

12.5.3 域名系统295

12.5.4 目录服务297

习题298

第13章 多媒体操作系统300

13.1 多媒体系统简介300

13.2 多媒体文件中的各种媒体303

13.3 多媒体进程管理中的问题和接纳控制306

13.4 多媒体实时调度309

13.5 媒体服务器的特征和接纳控制313

13.6 多媒体存储器的分配方法316

13.7 高速缓存与磁盘调度322

13.7.1 高速缓存322

13.7.2 磁盘调度323

习题325

第14章 OS结构设计327

14.1 OS设计概述327

14.2 传统结构的操作系统329

14.3 面向对象的程序设计333

14.4 微内核OS结构335

14.5 Windows 2000的体系结构339

14.5.1 概述339

14.5.2 系统核心态组件340

14.5.3 执行体342

14.5.4 用户态进程343

习题344

第15章 保护和安全345

15.1 安全环境345

15.2 数据加密技术347

15.2.1 数据加密原理347

15.2.2 对称加密算法与非对称加密算法349

15.2.3 数字签名和数字证明书349

15.3 用户验证351

15.3.1 使用口令验证351

15.3.2 基于物理标志的验证技术353

15.3.3 生物识别验证技术354

15.4 来自系统内部的攻击355

15.5 来自系统外部的攻击358

15.6 可信系统363

15.6.1 访问矩阵模型和信息流控制模型363

15.6.2 可信计算基364

15.6.3 设计安全操作系统的原则365

习题366

第16章 Linux的进程控制子系统及存储管理368

16.1 Linux概述368

16.2 进程的描述371

16.3 进程的控制和调度373

16.3.1 进程的控制373

16.3.2 进程调度与切换376

16.4 进程的同步377

16.4.1 锁机制377

16.4.2 信号量机制378

16.5 进程通信379

16.5.1 信号379

16.5.2 共享内存380

16.5.3 消息队列381

16.5.4 管道382

16.6 Linux存储管理的主要数据结构383

16.6.1 物理内存结构383

16.6.2 虚拟内存结构384

16.6.3 页表结构386

16.7 内存的申请和释放386

16.8 交换空间、页面置换和缓存机制388

习题391

第17章 Linux系统的文件管理和设备管理392

17.1 Linux文件系统概述392

17.1.1 Linux文件系统的结构392

17.1.2 VFS的文件模型的结构及其功能393

17.2 VFS的主要数据结构394

17.3 Linux高速缓存399

17.4 文件系统的安装及有关的操作400

17.5 设备管理403

习题406

参考文献407