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第1章 引论1

1.1 计算机系统概述1

1.1.1 计算机的硬件组织1

1.1.2 软件的层次与虚拟机的概念3

1.2 操作系统的形成和发展4

1.2.1 什么是操作系统4

1.2.2 操作系统的形成和发展5

1.3 多道程序设计的概念6

1.3.1 多道程序设计的引入6

1.3.2 多道程序设计的概念7

1.4 操作系统的功能和特性8

1.4.1 操作系统的功能8

1.4.2 操作系统的特性10

1.5 操作系统的类型10

1.5.1 多道批处理操作系统11

1.5.2 分时操作系统11

1.5.3 实时系统12

1.5.4 网络操作系统13

1.5.5 多处理操作系统14

1.5.6 分布式操作系统15

1.5.7 嵌入式操作系统15

1.5.8 多核系统15

1.6 操作系统的设计16

1.6.1 设计的目标和原则16

1.6.2 操作系统设计17

1.7 操作系统的结构18

1.7.1 模块接口法18

1.7.2 层次结构设计法20

1.7.3 微内核结构22

1.7.4 微内核的实现24

本章小结25

习题26

第2章 操作系统的运行环境28

2.1 硬件环境28

2.1.1 中央处理器28

2.1.2 主存储器31

2.1.3 缓冲技术33

2.1.4 中断技术34

2.1.5 时钟、时钟队列37

2.2 操作系统与其他系统软件的关系39

2.2.1 作业、作业步、进程的关系39

2.2.2 重定位的概念40

2.2.3 绝对装入程序与相对装入程序41

2.3 操作系统与用户的接口43

2.3.1 作业控制语言43

2.3.2 联机作业控制45

2.4 固件——微程序设计概念47

2.4.1 微程序设计的概念47

2.4.2 微程序设计与操作系统48

本章小结48

习题49

第3章 进程管理50

3.1 进程的概念50

3.1.1 进程的引入50

3.1.2 进程的定义51

3.2 进程的状态52

3.2.1 进程的状态及其变化52

3.2.2 进程的挂起和解除挂起的状态54

3.3 进程的描述和管理56

3.3.1 进程的描述56

3.3.2 进程管理57

3.4 进程控制58

3.4.1 进程的控制原语58

3.4.2 操作系统与进程控制的执行61

3.5 UNIX SVR4的进程管理63

本章小结66

习题67

第4章 多线程68

4.1 线程的概念68

4.1.1 线程的引入68

4.1.2 线程的概念69

4.2 线程的状态和线程管理71

4.2.1 线程的状态71

4.2.2 线程的描述72

4.2.3 线程的管理74

4.3 多线程的实现75

4.3.1 概述75

4.3.2 用户级线程76

4.3.3 内核级线程78

4.3.4 KLT和ULT结合的方法79

4.3.5 线程库79

4.4 Solaris操作系统的线程机制80

4.4.1 Solaris的多线程结构80

4.4.2 轻质进程81

4.4.3 内核线程82

4.4.4 用户线程82

4.4.5 线程的执行82

4.4.6 内核中断线程84

本章小结84

习题85

第5章 互斥与同步86

5.1 概述86

5.2 临界区87

5.2.1 临界区的提出88

5.2.2 临界区的互斥要求89

5.3 互斥90

5.3.1 互斥的软件解决方法90

5.3.2 互斥的硬件解决方法92

5.4 信号量94

5.4.1 信号量94

5.4.2 信号量及同步原语94

5.4.3 同步原语的不可分割性96

5.4.4 用信号量实现进程间互斥96

5.4.5 生产者和消费者问题96

5.4.6 读者和写者问题98

5.5 管程99

5.5.1 管程的定义99

5.5.2 用管程实现同步100

5.6 进程间的通信102

5.6.1 消息通信102

5.6.2 间接通信模式103

5.6.3 其他消息通信模式104

5.7 UNIX的进程同步和通信105

5.7.1 管道105

5.7.2 消息106

5.7.3 共享主存107

5.7.4 信号量108

5.7.5 信号或软中断109

本章小结110

习题110

第6章 死锁112

6.1 死锁问题的提出112

6.2 死锁的必要条件113

6.2.1 资源的概念113

6.2.2 死锁的必要条件114

6.3 死锁的预防115

6.3.1 预先静态分配法115

6.3.2 有序资源使用法115

6.4 死锁的避免和银行家算法116

6.4.1 单资源的银行家算法116

6.4.2 多资源的银行家算法117

6.5 死锁检测与恢复120

6.5.1 死锁的检测120

6.5.2 死锁的恢复121

6.6 资源分配图121

6.6.1 资源分配图121

6.6.2 利用资源分配图进行死锁分析122

6.6.3 资源分配图化简法123

本章小结124

习题124

第7章 实存储器管理技术126

7.1 引言126

7.1.1 主存储器的物理组织126

7.1.2 主存储器的管理功能127

7.2 固定分区127

7.3 可变分区多道管理技术129

7.3.1 可变分区存储管理的概念129

7.3.2 存储分配算法131

7.3.3 存储器的压缩和程序浮动132

7.3.4 可变分区多道管理的地址变换132

7.4 简单分页134

7.5 简单分段136

7.6 内核主存管理138

7.6.1 内核主存管理概述138

7.6.2 二次幂空闲表分配器139

7.6.3 伙伴系统139

本章小结140

习题141

第8章 虚拟存储管理143

8.1 虚拟存储系统的基本概念143

8.2 请求页式存储管理144

8.2.1 地址转换144

8.2.2 硬件支持148

8.3 请求分段存储管理150

8.3.1 请求分段概述150

8.3.2 分段的实现151

8.4 段页式存储管理152

8.4.1 请求段页式存储管理的基本概念152

8.4.2 请求段页式存储管理的地址转换152

8.4.3 段页式存储管理算法154

8.4.4 请求段页式存储管理的优缺点155

8.5 页面置换算法156

8.5.1 页面访问失效及处理156

8.5.2 页面置换算法156

8.5.3 交换区159

8.6 页框分配策略160

8.6.1 物理主存160

8.6.2 空闲页面链表160

8.6.3 页架分配中的有关策略160

8.6.4 分页环境中程序的行为特性163

8.7 UNIX SVR4的存储管理164

本章小结166

习题167

第9章 设备管理169

9.1 概述169

9.2 I/O子系统的层次模型170

9.2.1 I/O子系统的设计目标170

9.2.2 I/O子系统的层次模型171

9.3 I/O硬件组成172

9.3.1 设备和设备控制器172

9.3.2 直接存储器访问174

9.3.3 通道方式与输入输出处理器175

9.4 设备驱动程序176

9.4.1 设备和驱动程序分类176

9.4.2 设备开关表176

9.4.3 设备驱动程序框架178

9.5 I/O子系统179

9.5.1 设备命名180

9.5.2 输入输出缓冲区181

9.5.3 I/O子系统独立于设备的工作183

9.6 流184

9.6.1 流的概念184

9.6.2 消息和队列186

9.6.3 流I/O188

9.7 磁盘调度189

9.7.1 磁盘的硬件特性189

9.7.2 磁盘调度算法191

9.8 虚拟设备和SPOOLing系统195

9.9 RAID技术196

本章小结198

习题199

第10章 文件系统201

10.1 文件202

10.1.1 文件的命名202

10.1.2 文件的结构202

10.1.3 文件的类型204

10.1.4 文件的属性205

10.1.5 文件的操作206

10.2 目录207

10.2.1 目录内容207

10.2.2 文件目录的结构208

10.2.3 路径名211

10.2.4 符号链接212

10.2.5 目录操作213

10.3 文件系统的实现213

10.3.1 文件空间的分配和管理213

10.3.2 UNIX系统的目录实现217

10.3.3 磁盘空间管理217

10.3.4 文件系统在主存的数据结构和打开操作219

10.3.5 文件系统挂载220

10.4 安全性和保护221

10.4.1 用户确认技术222

10.4.2 保护机制——数据安全性223

10.4.3 其他224

10.4.4 文件的转储和恢复225

本章小结226

习题226

第11章 分布式系统228

11.1 概述228

11.1.1 什么是分布式系统228

11.1.2 分布式系统的优点229

11.2 进程通信230

11.2.1 进程通信的概念230

11.2.2 TCP/IP通信协议231

11.2.3 分布式环境的客户／服务器模式234

11.2.4 分布式进程通信236

11.3 分布式文件系统240

11.3.1 分布式文件系统概述240

11.3.2 分布式文件系统的组成241

11.3.3 分布式文件系统的体系结构242

11.3.4 客户机高速缓存和一致性244

11.4 分布式系统中的互斥与死锁245

11.4.1 逻辑钟和逻辑时246

11.4.2 时间戳算法（Lamport算法）247

11.4.3 令牌传送算法248

11.5 进程迁移249

11.5.1 进程迁移的原因249

11.5.2 进程迁移机制249

本章小结250

习题250

第12章 Windows NT操作系统252

12.1 Windows NT操作系统概述252

12.2 Windows NT的系统模型253

12.3 Windows NT的基元成分256

12.3.1 对象256

12.3.2 进程258

12.3.3 线程260

12.3.4 进程管理程序262

12.4 Windows NT的线程状态及调度263

12.4.1 线程状态转换263

12.4.2 内核调度程序264

12.4.3 进程和线程的优先级265

12.5 Windows NT的同步对象266

12.5.1 线程同步概述266

12.5.2 用Windows NT对象同步267

12.6 虚拟存储管理269

12.6.1 进程的虚拟地址空间269

12.6.2 虚拟分页270

12.6.3 页面调度策略和工作集273

12.6.4 页架状态和页架数据结构274

12.6.5 主存映射文件和视图275

12.7 输入输出系统278

12.7.1 输入输出系统的结构278

12.7.2 统一的驱动程序模型279

12.7.3 异步I/O操作和I/O请求处理过程280

12.7.4 映像文件I/O280

12.8 Windows NT的内装网络281

12.8.1 Windows NT内装网络的特色281

12.8.2 Windows NT内装网络的体系结构281

12.9 对象管理程序282

12.10 本地过程调用283

12.11 Windows NT的安全性284

12.11.1 Windows NT的安全性284

12.11.2 存取令牌和安全描述体284

本章小结285

习题286

第13章 Linux操作系统287

13.1 Linux操作系统概述287

13.1.1 Linux的诞生和发展287

13.1.2 Linux的版本287

13.1.3 Linux内核的组成288

13.1.4 Linux的特点290

13.2 Linux进程管理291

13.2.1 Linux进程概述291

13.2.2 Linux进程的状态292

13.2.3 Linux进程的标识293

13.2.4 Linux进程的调度294

13.2.5 Linux进程的创建和撤销295

13.3 Linux的存储管理296

13.3.1 Linux的虚拟存储空间296

13.3.2 Linux的地址映射297

13.3.3 Linux物理内存的管理298

13.3.4 页面分配算法298

13.3.5 缺页中断300

13.3.6 缓存和刷新机制301

13.4 Linux文件管理301

13.4.1 Linux虚拟文件系统概述301

13.4.2 VFS超级块302

13.4.3 VFS索引节点对象303

13.4.4 目录项对象307

13.4.5 文件对象308

13.5 EXT文件系统308

13.5.1 EXT2/EXT3/EXT4文件系统的特点309

13.5.2 EXT2文件系统的磁盘结构310

13.5.3 EXT2超级块311

13.5.4 组描述符312

13.5.5 块位图313

13.5.6 EXT2文件系统inode结构313

13.5.7 Linux文件系统的控制316

13.6 Linux设备管理319

13.6.1 Linux设备管理概述319

13.6.2 Linux I/O子系统的设计320

13.6.3 Linux的字符设备管理321

13.6.4 Linux的块设备管理322

13.6.5 缓冲区与buffer结构323

本章小结324

习题325

参考文献326