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第1章 操作系统概述1

1.1 操作系统概念1

1.2 操作系统的功能2

1.2.1 处理机管理2

1.2.2 存储管理3

1.2.3 设备管理3

1.2.4 文件管理4

1.2.5 作业管理4

1.3 操作系统的发展5

1.3.1 无操作系统的计算机系统5

1.3.2 期简单批处理操作系统6

1.3.3 多道批处理操作系统6

1.4 操作系统的类型7

1.4.1 单用户操作系统8

1.4.2 批处理操作系统8

1.4.3 分时操作系统9

1.4.4 实时操作系统10

1.4.5 通用操作系统11

1.4.6 网络操作系统12

1.4.7 分布式操作系统12

1.5 操作系统的特征13

1.6 Linux概述14

1.6.1 Linux的优越性能15

1.6.2 Linux内核的组成及功能16

习题一17

第2章 进程管理18

2.1 进程的概念18

2.1.1 程序的顺序执行及其特性18

2.1.2 程序的并发执行及其特性19

2.1.3 并行与并发的概念差别21

2.1.4 进程的概念及其特性22

2.1.5 进程的组成23

2.1.6 PCB的组织方式24

2.1.7 进程的状态及其转换26

2.2 进程控制28

2.2.1 原语28

2.2.2 进程控制原语28

2.3 进程调度30

2.3.1 进程调度的功能31

2.3.2 进程调度方式31

2.3.3 进程调度的原则32

2.3.4 进程调度算法32

2.4 进程的同步与互斥36

2.4.1 监界资源和临界区36

2.4.2 进程的同步36

2.4.3 进程的互斥37

2.4.4 用锁操作原语实现进程的互斥37

2.4.5 信号量及P、V操作原语38

2.4.6 利用信号量及P、V操作原语实现进程的同步与互斥39

2.4.7 经典的进程同步互斥问题42

2.5 进程通信46

2.5.1 进程通信机制46

2.5.2 直接通信——消息缓冲通信47

2.5.3 间接通信——信箱通信49

2.6 线程50

2.6.1 线程引入的目的50

2.6.2 线程的概念50

2.6.3 线程属性50

2.6.4 线程和进程的关系51

2.6.5 线程的功能特征52

2.6.6 线程的分类及比较52

2.7 Linux进程管理53

2.7.1 Linux进程的组成53

2.7.2 Linux进程的状态及转换54

2.7.3 进程在处理机上执行的核心态和用户态56

2.7.4 进程空间和系统空间56

2.7.5 Linux的进程调度57

2.7.6 Linux进程控制65

习题二67

第3章 作业管理及用户接口69

3.1 操作系统的用户接口69

3.1.1 程序级接口69

3.1.2 作业控制级接口71

3.2 作业管理72

3.2.1 作业与作业步72

3.2.2 作业控制方式73

3.3 批处理作业的管理74

3.3.1 批处理作业的组织74

3.3.2 批处理作业的输入75

3.3.3 作业控制块75

3.3.4 作业状态76

3.4 处理机调度级别76

3.4.1 作业调度77

3.4.2 进程调度83

3.5 Linux系统调用的实现85

3.5.1 系统调用85

3.5.2 系统调用的实现85

3.5.3 system_call的执行过程87

习题三88

第4章 存储管理90

4.1 存储管理的功能90

4.1.1 内存分配与回收90

4.1.2 地址转换91

4.1.3 存储保护94

4.1.4 存储扩充95

4.2 分区存储管理95

4.2.1 单一连续区分配方案95

4.2.2 固定分区管理96

4.2.3 可变分区管理97

4.3 页式存储管理104

4.3.1 页的划分技术104

4.3.2 逻辑地址的形式105

4.3.3 相关数据结构106

4.3.4 页式地址转换106

4.3.5 快表107

4.3.6 页的共享和保护108

4.4 段式存储管理110

4.4.1 段的划分技术111

4.4.2 逻辑地址形式111

4.4.3 内存分配112

4.4.4 段表和段表控制寄存器112

4.4.5 地址转换113

4.4.6 段的共享与保护113

4.5 虚拟存储技术114

4.5.1 虚拟存储的基本思想115

4.5.2 页式虚拟存储管理117

4.5.3 段式虚拟存储管理122

4.5.4 段页式存储管理123

4.5.5 页式管理与段式管理的比较125

4.6 Linux内存管理127

4.6.1 进程的地址空间127

4.6.2 Linux的分段和分页机制128

4.6.3 Linux虚存管理的数据结构模型130

4.6.4 物理内存空间的管理132

习题四134

第5章 文件管理136

5.1 文件与文件系统136

5.1.1 文件136

5.1.2 文件的分类137

5.1.3 文件系统及其功能138

5.2 文件的组织结构139

5.2.1 文件的逻辑结构139

5.2.2 文件的物理结构140

5.2.3 记录的成组与分解144

5.3 文件的存取方法144

5.3.1 顺序存取144

5.3.2 随机存取145

5.4 文件目录管理145

5.4.1 文件的组成145

5.4.2 文件控制块和文件目录146

5.4.3 文件目录的结构147

5.5 文件存储空间的管理149

5.5.1 空闲区表法149

5.5.2 空闲块链法150

5.5.3 位示图法152

5.6 文件的共享与保护152

5.6.1 文件的共享152

5.6.2 文件的保护154

5.7 文件操作156

5.7.1 建立文件157

5.7.2 打开文件157

5.7.3 读文件158

5.7.4 写文件158

5.7.5 关闭文件158

5.7.6 删除文件159

5.8 Linux文件系统159

5.8.1 虚拟文件系统160

5.8.2 文件系统的安装与卸载168

5.8.3 VFS的系统调用172

5.8.4 跨文件系统的文件操作的基本原理172

5.8.5 ext2文件系统172

习题五178

第6章 设备管理179

6.1 设备及设备管理的功能179

6.1.1 设备的分类179

6.1.2 设备管理的设计目标180

6.1.3 设备管理的功能180

6.2 I/O控制方式181

6.2.1 查询等待方式181

6.2.2 中断方式181

6.2.3 DMA方式182

6.2.4 通道方式183

6.3 缓冲技术188

6.3.1 缓冲技术的引入188

6.3.2 缓冲的种类188

6.4 中断技术189

6.4.1 中断的有关概念190

6.4.2 中断的类型191

6.4.3 中断处理192

6.4.4 中断返回192

6.4.5 中断的处理全过程192

6.4.6 多中断的处理192

6.5 设备分配193

6.5.1 设备分配的数据结构193

6.5.2 设备分配技术195

6.5.3 假脱机技术（SpooLing）196

6.5.4 设备独立性197

6.5.5 设备分配算法198

6.6 I/O软件199

6.6.1 I/O软件的目标199

6.6.2 I/O软件的组成199

6.6.3 I/O系统各层的主要功能200

6.7 设备驱动程序201

6.7.1 设备驱动程序的功能201

6.7.2 设备驱动程序的特点201

6.8 磁盘存储管理202

6.8.1 磁盘结构202

6.8.2 磁盘系统与磁盘分类203

6.8.3 磁盘调度203

6.9 Linux设备管理207

6.9.1 Linux设备分类207

6.9.2 设备的识别209

6.9.3 设备文件209

6.9.4 Linux设备驱动程序210

6.9.5 Linux逻辑I/O与设备驱动程序的接口211

6.9.6 Linux系统调用与设备驱动程序接口214

6.9.7 Linux 对中断的处理215

6.9.8 Linux设备I/O操作216

习题六220

第7章 死锁222

7.1 死锁的概念222

7.2 死锁产生的原因223

7.3 死锁的特征224

7.3.1 死锁产生的必要条件224

7.3.2 资源分配图225

7.4 处理死锁的基本方法226

7.4.1 死锁的预防227

7.4.2 死锁的避免228

7.4.3 死锁的检测和解除233

习题七236

第8章 操作系统的安全性238

8.1 安全操作系统的必要性238

8.1.1 针对操作系统的典型威胁238

8.1.2 现有防护方法及其不足239

8.2 我国安全操作系统所面临的问题240

8.2.1 目前常见的攻击者240

8.2.2 病毒常见的攻击目标及对象241

8.2.3 计算机网络攻击的常见手法243

8.3 恶意程序防御机制244

8.3.1 病毒防御机制244

8.3.2 病毒检测与消除245

8.4 安全操作系统设计246

8.4.1 建立安全模型246

8.4.2 安全操作系统设计247

8.4.3 安全操作系统的可信度验证248

8.5 安全操作系统的关键问题249

8.6 安全发展对策250

8.7 Linux系统下安全机制的管理251

8.7.1 PAM机制251

8.7.2 入侵检测系统251

8.7.3 加密文件系统252

8.7.4 安全审计252

8.7.5 强制访问控制253

8.7.6 防火墙253

习题八254

第9章 嵌入式操作系统255

9.1 嵌入式系统及嵌入式操作系统的概念255

9.1.1 嵌入式系统255

9.1.2 嵌入式操作系统256

9.2 嵌入式操作系统的发展历程256

9.2.1 嵌入式技术的发展256

9.2.2 嵌入式操作系统的发展257

9.3 嵌入式操作系统的特点257

9.3.1 实时性257

9.3.2 可剪裁性258

9.3.3 可靠性258

9.4 嵌入式操作系统的种类259

9.4.1 非实时操作系统259

9.4.2 实时操作系统259

9.5 几种代表性嵌入式操作系统260

9.5.1 VxWorks260

9.5.2 Windows CE260

9.5.3 嵌入式Linux261

9.5.4 µC/OS－Ⅱ261

9.6 嵌入式操作系统的发展趋势262

习题九262

附录A 实验263

实验一 作业管理实例：UNIX/Linux shell263

实验二 Linux内核添加新的系统调用264

实验三 文件权限管理设置实验267

附录B Linux常用命令270

B.1 文件操作命令270

B.2 Linux目录的创建与删除命令272

B.3 备份与压缩命令273

B.4 在Linux环境下运行DOS命令274

B.5 系统管理命令274

参考文献278