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第1章 导论1

1.1 操作系统与计算机1

1.1.1 计算机的组织结构1

1.1.2 操作系统与计算机2

1.1.3 操作系统的概念和使用操作系统的目的2

1.2 操作系统的功能和特征3

1.2.1 操作系统的功能3

1.2.2 操作系统的特征6

1.3 操作系统的发展7

1.3.1 早期的系统7

1.3.2 批处理系统8

1.3.3 多道程序系统10

1.3.4 分时操作系统11

1.3.5 实时操作系统13

1.3.6 个人计算机操作系统15

1.3.7 网络操作系统16

1.3.8 分布式操作系统17

1.3.9 嵌入式操作系统19

1.4 IBM计算机与操作系统20

1.4.1 早期的IBM计算机20

1.4.2 具有批处理系统的计算机22

1.4.3 IBM 360家族23

1.4.4 IBM AS40025

1.4.5 IBM大型主机27

1.5 本章小结28

练习129

第2章 进程的描述与控制30

2.1 进程描述30

2.1.1 进程概念和特征30

2.1.2 进程的基本状态及转换32

2.1.3 具有挂起功能的进程状态和转换33

2.1.4 进程的描述35

2.2 进程控制38

2.2.1 进程创建38

2.2.2 进程的结束39

2.2.3 进程阻塞和唤醒40

2.2.4 进程的挂起和激活40

2.2.5 执行的模式41

2.2.6 操作系统的运行41

2.3 前趋图42

2.4 UNIX操作系统的进程描述和控制43

2.4.1 UNIX操作系统的进程状态43

2.4.2 UNIX操作系统进程的描述和控制44

2.4.3 UNIX操作系统的多级进程关系45

2.5 线程的描述与控制46

2.5.1 线程及其特征46

2.5.2 线程的状态与控制48

2.5.3 线程库48

2.5.4 线程的实现49

2.5.5 线程模型51

2.6 Solaris操作系统线程52

2.6.1 Solaris系统中的进程与线程52

2.6.2 Solaris系统中的线程状态54

2.7 本章小结55

练习255

第3章 处理器调度57

3.1 处理器调度的层次57

3.1.1 高级调度57

3.1.2 中级调度60

3.1.3 低级调度60

3.2 评价调度算法的准则63

3.3 调度算法65

3.3.1 作业调度算法65

3.3.2 进程调度算法71

3.4 线程调度75

3.5 实时调度76

3.5.1 实时调度需要满足的条件76

3.5.2 实时调度算法78

3.6 多处理器调度79

3.6.1 多处理器中同步的粒度80

3.6.2 多处理器调度的设计要点80

3.6.3 线程调度策略82

3.7 Windows 2000/XP系统的处理器调度85

3.7.1 Windows 2000/XP中的线程调度85

3.7.2 Windows 2000/XP中线程调度的数据结构86

3.7.3 Windows 2000/XP线程调度的相关问题86

3.7.4 对称多处理器系统上的线程调度87

3.8 本章小结89

练习390

第4章 进程同步与进程通信93

4.1 进程并发93

4.1.1 程序的顺序执行93

4.1.2 进程的并发性94

4.1.3 进程间的竞争和协作96

4.1.4 进程同步97

4.2 临界区管理99

4.2.1 临界资源和临界区99

4.2.2 进程同步准则99

4.2.3 早期的临界区管理方法100

4.3 信号量机制108

4.3.1 整型信号量108

4.3.2 记录型信号量113

4.3.3 AND型信号量集114

4.3.4 信号量集116

4.3.5 一些信号量实现问题116

4.4 用信号量解决经典进程同步问题118

4.4.1 生产者和消费者问题118

4.4.2 读者和写者问题121

4.4.3 哲学家就餐问题124

4.5 管程124

4.5.1 管程的定义125

4.5.2 Hoare和Hanse观点127

4.5.3 管程的应用133

4.6 进程通信136

4.6.1 共享存储区通信机制136

4.6.2 消息传递通信机制137

4.6.3 管道通信机制140

4.7 线程的同步和通信143

4.7.1 线程之间的同步143

4.7.2 线程之间的通信145

4.7.3 Windows 2000/XP中的同步和通信145

4.8 本章小结147

练习4147

第5章 死锁150

5.1 死锁的产生150

5.1.1 死锁产生的原因150

5.1.2 死锁产生的条件151

5.1.3 处理死锁的基本方法152

5.1.4 资源分配图152

5.2 死锁预防153

5.3 死锁避免156

5.3.1 系统的安全状态156

5.3.2 银行家算法158

5.4 死锁的检测和解除161

5.4.1 检测死锁161

5.4.2 死锁解除163

5.5 线程死锁165

5.6 本章小结165

练习5166

第6章 存储器管理167

6.1 存储器管理概述167

6.1.1 存储器的层次167

6.1.2 程序准备执行168

6.1.3 覆盖技术171

6.1.4 紧凑技术172

6.1.5 对换技术172

6.2 连续存储空间管理173

6.2.1 单一连续分配173

6.2.2 固定分区分配方式173

6.2.3 可变分区分配175

6.3 分页式存储管理178

6.3.1 分页存储管理的基本原理179

6.3.2 页表180

6.3.3 地址变换机构181

6.3.4 快表181

6.3.5 多级页表182

6.3.6 反置页表（Inverted Page Table）185

6.3.7 分页存储管理中的页面共享和保护185

6.4 分段式存储管理186

6.4.1 分段存储管理186

6.4.2 分段存储管理中的段表和地址变换机构187

6.4.3 分段式存储管理与分页存储管理的区别188

6.4.4 具有分页的分段188

6.4.5 段的共享和保护189

6.5 本章小结190

练习6191

第7章 虚拟存储器管理192

7.1 虚拟存储器的基本概念192

7.1.1 虚拟存储器的概念192

7.1.2 虚拟存储器的特征194

7.2 请求分页虚拟存储管理194

7.2.1 请求分页的硬件支持194

7.2.2 分页虚拟存储器管理实施中的策略问题197

7.3 页面置换算法199

7.3.1 先进先出（FIFO）页面置换算法200

7.3.2 最佳（optimal）页面置换算法201

7.3.3 最近最久未使用（LRU）页面置换算法202

7.3.4 时钟（clock）置换算法203

7.4 页面调度性能204

7.4.1 页面调度对系统性能的影响分析204

7.4.2 工作集模型207

7.5 请求分段存储管理方式207

7.5.1 请求分段的实现208

7.5.2 段页式虚拟存储器管理的实现208

7.5.3 具有分页的分段实例：MULTICS操作系统209

7.6 Windows 2000/XP系统存储器管理实例209

7.6.1 基于分页管理的Windows 2000/XP210

7.6.2 Windows 2000/XP系统的虚拟存储管理实现211

7.6.3 Windows 2000/XP的内存空间分配212

7.6.4 Windows 2000/XP内存页面级保护机制214

7.7 本章小结214

练习7214

第8章 输入／输出设备管理216

8.1 输入／输出系统216

8.1.1 输入／输出系统217

8.1.2 输入／输出设备219

8.1.3 设备管理的功能220

8.2 设备控制器220

8.2.1 设备控制器及其主要功能220

8.2.2 设备控制器的组成221

8.3 输入／输出控制方式222

8.3.1 轮流测试（polling）222

8.3.2 中断方式（interrupts）223

8.3.3 直接存储器访问（DMA）方式224

8.3.4 通道（channel）方式225

8.4 缓冲管理229

8.4.1 缓冲的引入229

8.4.2 单缓冲区229

8.4.3 双缓冲区230

8.4.4 循环缓冲区231

8.4.5 缓冲池（buffer pool）233

8.5 输入／输出软件235

8.5.1 中断处理程序235

8.5.2 设备驱动程序236

8.5.3 与设备无关的操作系统软件237

8.5.4 用户级输入／输出软件238

8.6 设备分配和回收240

8.6.1 对设备的控制和描述信息240

8.6.2 设备分配原则241

8.6.3 设备分配与回收过程243

8.7 本章小结244

练习8245

第9章 文件管理246

9.1 文件和文件属性246

9.1.1 文件的概念246

9.1.2 文件的分类247

9.1.3 文件属性248

9.2 文件结构和文件实现249

9.2.1 文件的逻辑结构249

9.2.2 文件的物理结构252

9.2.3 文件的实现256

9.2.4 文件的操作257

9.3 文件系统257

9.3.1 文件系统及其功能257

9.3.2 文件系统模型258

9.3.3 文件系统的实例259

9.4 目录管理260

9.4.1 文件控制块260

9.4.2 文件索引节点261

9.4.3 单级目录结构262

9.4.4 两级目录结构263

9.4.5 树形目录结构263

9.4.6 非循环图目录结构264

9.4.7 一般图目录结构265

9.4.8 目录实现266

9.5 磁盘存储器管理267

9.5.1 磁盘存储器的物理结构268

9.5.2 对磁盘的访问268

9.5.3 磁盘格式化269

9.5.4 磁盘的访问时间269

9.5.5 磁盘调度算法270

9.5.6 磁盘的分配和回收274

9.5.7 磁盘可靠性278

9.5.8 独立磁盘冗余阵列（RAID）280

9.6 文件系统性能和可靠性281

9.6.1 磁盘高速缓存281

9.6.2 缓冲区的提前读与延迟写282

9.6.3 减少磁臂运动282

9.6.4 文件系统可靠性283

9.7 文件的共享和保护283

9.7.1 基于i节点的文件共享方法283

9.7.2 基于符号链方法的文件共享284

9.7.3 文件的存取权限及验证284

9.8 文件系统实例285

9.8.1 CD-ROM文件系统286

9.8.2 MS-DOS文件系统287

9.8.3 Microsoft Windows 98文件系统288

9.8.4 UNIX文件系统289

9.9 本章小结293

练习9293

第10章 用户接口295

10.1 命令接口295

10.1.1 命令接口及命令分类295

10.1.2 命令方式296

10.1.3 常用的UNIX命令296

10.2 图形接口297

10.3 程序接口298

10.3.1 系统调用函数299

10.3.2 UNIX系统中的系统调用299

10.4 本章小结309

练习10309

第11章 操作系统的性能指标和系统结构310

11.1 操作系统的性能指标310

11.2 操作系统结构311

11.2.1 简单结构形式311

11.2.2 模块化结构形式311

11.2.3 基于层结构形式312

11.2.4 基于微内核结构形式314

11.2.5 虚拟机结构形式315

11.3 UNIX和Windows的系统结构317

11.3.1 UNIX的系统结构317

11.3.2 Windows的系统结构318

练习11322

参考文献323