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第1章 操作系统概述1

1.1操作系统概念1

1.1.1什么是操作系统1

1.1.2操作系统主要功能3

1.1.3操作系统的基本特性4

1.2操作系统的发展过程与分类6

1.2.1操作系统的发展过程6

1.2.2无操作系统7

1.2.3大型机操作系统7

1.2.4桌面操作系统11

1.2.5实时操作系统11

1.2.6网络操作系统13

1.2.7分布式操作系统13

1.2.8嵌入式操作系统14

1.3操作系统运行环境简介15

1.3.1计算机系统结构15

1.3.2输入输出结构17

1.3.3存储结构18

1.3.4硬件保护20

1.4操作系统与用户接口22

1.4.1命令级接口与系统实用程序22

1.4.2程序级接口与系统调用24

1.5操作系统的结构26

1.5.1整体式结构26

1.5.2层次式结构27

1.5.3微内核与客户-服务器结构28

1.5.4面向对象结构30

1.5.5多处理机模式30

1.6典型题举例30

本章小结33

习题133

第2章 进程与线程36

2.1进程的引入36

2.1.1程序的顺序执行36

2.1.2程序的并发执行36

2.1.3进程的引入38

2.1.4进程的特征39

2.2进程的状态及其转换40

2.2.1进程基本状态及其转换40

2.2.2具有挂起功能的进程状态及转换42

2.3进程的描述43

2.3.1进程的组成43

2.3.2进程控制块数据结构44

2.3.3进程队列的组织45

2.3.4进程的前趋图45

2.3.5进程切换与模式切换46

2.4进程的控制47

2.4.1操作系统内核与原语47

2.4.2进程控制原语48

2.5线程的概念51

2.5.1线程概念的引入51

2.5.2线程与进程的比较51

2.5.3线程的分类与实现53

2.6典型题举例55

本章小结56

习题256

第3章 处理机调度59

3.1处理机调度基本概念59

3.1.1处理机调度的层次59

3.1.2处理机的调度队列模型60

3.1.3选择调度算法的原则62

3.2批处理作业的管理与调度63

3.2.1作业的概念63

3.2.2批处理作业的管理63

3.2.3批作业调度算法65

3.3进程调度69

3.3.1进程调度需考虑的若干问题69

3.3.2常用的进程调度算法69

3.4典型题举例76

本章小结78

习题378

第4章 进程同步与死锁81

4.1进程同步的基本概念81

4.1.1进程间交互关系81

4.1.2与时间有关的错误82

4.1.3进程互斥概念82

4.1.4进程同步概念83

4.2临界区互斥的基本方法84

4.3信号量机制87

4.3.1信号量的概念87

4.3.2P、V操作原语87

4.3.3用P、V操作实现进程间互斥89

4.3.4用P、V操作实现进程间同步90

4.3.5利用信号量来描述前趋关系91

4.4经典的同步问题93

4.4.1生产者-消费者问题93

4.4.2读者-写者问题95

4.4.3哲学家就餐问题99

4.4.4嗜眠理发师问题100

4.5管程101

4.5.1管程基本概念101

4.5.2管程应用实例103

4.6进程通信105

4.6.1进程通信基本概念105

4.6.2基于消息缓冲的通信方式106

4.6.3基于信箱的通信方式108

4.7死锁110

4.7.1死锁的概念110

4.7.2死锁的预防112

4.7.3死锁的避免112

4.7.4死锁的检测和解除116

4.8典型题举例118

本章小结123

习题4124

第5章 存储管理129

5.1存储管理的基本概念129

5.1.1物理地址与逻辑地址129

5.1.2用户程序的处理过程129

5.1.3存储管理的主要任务130

5.2覆盖与交换技术134

5.2.1覆盖技术134

5.2.2交换技术135

5.2.3交换与覆盖的异同点135

5.3连续存储空间管理136

5.3.1单一连续存储管理136

5.3.2固定分区存储管理137

5.3.3可变分区存储管理138

5.4分页存储管理143

5.4.1基本原理143

5.4.2主存空间的分配与回收144

5.4.3地址转换与存储保护145

5.4.4对分页存储管理的改进147

5.4.5管理特点150

5.5段式存储管理150

5.5.1基本原理150

5.5.2主存空间的分配与回收151

5.5.3地址转换与存储保护152

5.5.4管理特点153

5.5.5分页和分段的主要区别153

5.6段页式存储管理154

5.6.1基本原理154

5.6.2主存空间的分配与回收154

5.6.3地址转换与存储保护155

5.6.4管理特点156

5.7虚拟存储器管理156

5.7.1虚拟存储器的基本概念156

5.7.2请求分页存储管理158

5.7.3请求分段存储管理方式165

5.8典型题举例166

本章小结169

习题5170

第6章 文件系统175

6.1文件系统基本概念175

6.1.1文件系统的引入175

6.1.2文件与文件系统176

6.1.3文件的分类178

6.1.4文件系统的功能179

6.2文件的组织结构180

6.2.1文件的逻辑组织结构180

6.2.2文件的物理组织结构181

6.3文件的存取方法184

6.4文件的目录结构185

6.4.1文件控制块与索引结点185

6.4.2文件目录186

6.4.3文件目录查找188

6.5文件的存储空间组织192

6.6文件共享和保护195

6.6.1文件共享195

6.6.2文件共享语义196

6.6.3文件保护197

6.7文件相关操作199

6.7.1文件操作199

6.7.2记录操作200

6.8文件系统的安全性与可靠性200

6.8.1文件系统的安全性201

6.8.2文件系统的可靠性201

6.9文件系统的性能204

6.10文件系统实例205

6.10.1 CD-ROM文件系统205

6.10.2 EXT2文件系统207

6.11典型题举例211

本章小结214

习题6215

第7章 设备管理217

7.1设备概述217

7.1.1设备类型217

7.1.2设备管理的功能和目标219

7.1.3设备管理的主要任务220

7.2 I/O设备硬件结构和软件组成220

7.2.1 I/O设备的硬件结构220

7.2.2 I/O设备的软件组成221

7.3 I/O设备控制方式224

7.3.1程序直接I/O控制方式224

7.3.2程序中断I/O控制方式225

7.3.3直接存储器存取I/O控制方式226

7.3.4 I/O通道控制方式227

7.4设备管理中所使用的技术228

7.4.1中断技术228

7.4.2通道技术230

7.4.3缓冲技术233

7.4.4虚拟设备技术和SPOOLing技术235

7.5设备的分配和设备处理程序238

7.5.1设备分配239

7.5.2设备回收243

7.5.3设备处理244

7.6磁盘存储设备管理244

7.6.1盘的结构244

7.6.2磁盘臂调度算法246

7.6.3磁盘管理248

7.7典型题举例249

本章小结253

习题7254

第8章 操作系统的安全性256

8.1操作系统安全性概述256

8.1.1操作系统的特点及其重要性256

8.1.2操作系统的安全观点256

8.1.3操作系统的安全威胁257

8.2系统安全的分级管理机制257

8.2.1安全等级的标准258

8.2.2常用的安全分级管理机制260

8.3影响系统安全性的因素261

8.3.1来自系统内部的攻击261

8.3.2来自系统外部的攻击263

8.4操作系统的安全策略与安全机制266

8.4.1操作系统的安全策略266

8.4.2操作系统的安全机制267

8.5实现系统安全性的基本技术269

本章小结272

习题8273

第9章 操作系统实验指导276

9.1进程调度实验276

9.1.1阅读程序276

9.1.2设计与编程283

9.2作业调度实验284

9.2.1阅读程序284

9.2.2设计与编程293

9.3存储管理实验294

9.3.1阅读程序294

9.3.2设计与编程307

9.4文件系统实验308

9.5磁盘移臂调度实验333

参考文献340