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第1章 操作系统引论1

1．1操作系统的定义1

1．1．1资源管理的观点1

1．1．2用户的观点（扩展机器的观点）2

1．2操作系统的产生和发展3

1．2．1第一代计算机上没有操作系统3

1．2．2第二代计算机有了监控系统3

1．2．3第三代计算机操作系统得到极大的发展5

1．2．4第四代计算机操作系统向多元化方向发展7

1．3操作系统的特征8

1．4操作系统的功能9

1．4．1进程管理9

1．4．2存储管理10

1．4．3设备管理11

1．4．4文件管理11

1．4．5操作系统接口12

1．5操作系统类型13

1．5．1批处理操作系统13

1．5．2分时操作系统15

1．5．3实时操作系统17

1．5．4微机操作系统19

1．5．5多处理机操作系统25

1．5．6网络操作系统26

1．5．7分布式操作系统28

1．5．8嵌入式操作系统29

思考与练习题30

第2章 进程与线程31

2．1进程的引入31

2．1．1单道程序的顺序执行31

2．1．2多道程序的并发执行32

2．1．3程序并发执行的条件34

2．1．4进程的概念34

2．2进程的状态及其组成35

2．2．1进程的基本状态36

2．2．2进程的挂起状态37

2．2．3进程控制块39

2．3进程控制41

2．3．1操作系统内核41

2．3．2进程的创建与撤销43

2．3．3进程的阻塞与唤醒44

2．3．4进程的挂起与激活45

2．4线程45

2．4．1线程的概念46

2．4．2线程与进程的比较48

2．4．3线程的实现50

思考与练习题55

第3章 进程同步与通信57

3．1进程同步与互斥57

3．1．1并发原理57

3．1．2临界资源与临界区59

3．1．3互斥实现的硬件方法61

3．1．4互斥实现的软件方法62

3．1．5信号量和PV操作64

3．2经典进程同步与互斥问题66

3．2．1生产者—消费者问题66

3．2．2读者—写者问题68

3．2．3哲学家进餐问题70

3．2．4打瞌睡的理发师问题71

3．3 AND信号量72

3．3．1 AND信号量的引入73

3．3．2用AND信号量解决实际应用74

3．4管程75

3．4．1管程的思想75

3．4．2管程的结构76

3．4．3用管程解决实际应用77

3．5进程通信79

3．5．1进程通信的类型79

3．5．2进程通信中的问题81

3．5．3消息传递系统的实现82

3．5．4客户端—服务器系统通信83

思考与练习题84

第4章 调度与死锁86

4．1调度类型与准则86

4．1．1调度类型86

4．1．2进程调度方式87

4．1．3进程调度时机88

4．1．4调度的性能准则88

4．2调度算法89

4．2．1先来先服务调度算法89

4．2．2短作业（进程）优先调度算法90

4．2．3时间片轮转调度算法91

4．2．4优先权调度算法92

4．2．5多级反馈队列调度算法93

4．2．6多种调度算法比较94

4．3死锁的基本概念95

4．3．1死锁定义95

4．3．2死锁产生的原因95

4．3．3可重复使用资源和可消耗资源97

4．3．4死锁产生的必要条件99

4．4死锁的预防与避免99

4．4．1死锁的预防99

4．4．2死锁的避免100

4．4．3银行家算法101

4．5死锁的检测与解除105

4．5．1资源分配图105

4．5．2死锁的解除106

4．5．3鸵鸟算法107

思考与练习题107

第5章 存储管理109

5．1程序的装入和链接109

5．1．1重定位109

5．1．2链接111

5．2连续分配存储管理方式112

5．2．1单一连续分区112

5．2．2固定分区113

5．2．3可变分区114

5．2．4动态重定位分区116

5．3页式存储管理116

5．3．1页式存储管理的基本原理117

5．3．2页式存储管理的地址变换机构118

5．3．3页表的硬件实现119

5．3．4页表的组织120

5．3．5页式操作系统举例122

5．4段式存储管理125

5．4．1段式存储管理的基本原理125

5．4．2段式存储管理系统地址变换过程126

5．4．3分段和分页的区别126

5．4．4段的共享与保护127

5．5段页式存储管理129

5．5．1段页式存储管理的基本原理130

5．5．2段页式存储管理的地址变换130

5．5．3段页式存储管理系统举例131

思考与练习题135

第6章 虚拟存储管理136

6．1虚拟存储器的引入136

6．1．1局部性原理136

6．1．2虚拟存储器136

6．1．3虚拟存储器的特征137

6．2请求页式存储管理137

6．2．1请求页式存储管理系统的实现137

6．2．2请求页式存储管理驻留集管理139

6．2．3请求页式存储管理的调入策略140

6．2．4请求页式存储管理的页面置换算法141

6．2．5请求页式存储管理系统的性能143

6．3请求段式存储管理145

6．3．1请求段式存储管理的地址实现145

6．3．2动态链接146

思考与练习题148

第7章 设备管理150

7．1 I／O设备管理概述150

7．1．1 I／O管理的功能150

7．1．2 I／O硬件组成151

7．1．3 I／O设备152

7．1．4设备控制器154

7．1．5设备通道155

7．2 I／O控制方式157

7．2．1程序直接控制方式158

7．2．2中断控制方式159

7．2．3 DMA控制方式160

7．2．4通道方式161

7．3 I／O系统163

7．3．1设备分配163

7．3．2 SPOOLing技术168

7．3．3设备驱动程序169

7．3．4中断处理程序171

7．4磁盘管理173

7．4．1磁盘结构和管理173

7．4．2磁盘调度177

7．4．3独立磁盘冗余阵列179

7．5缓冲管理183

7．5．1缓冲184

7．5．2磁盘高速缓存188

7．5．3提高磁盘I／O速度的其他方法189

思考与练习题190

第8章 文件管理192

8．1文件概念192

8．1．1文件类型192

8．1．2文件属性193

8．1．3文件的操作194

8．1．4文件访问方式194

8．2文件结构和文件系统195

8．2．1文件结构195

8．2．2有结构文件的组织196

8．2．3文件系统198

8．3目录200

8．3．1文件控制块和索引节点200

8．3．2单级目录201

8．3．3两级目录202

8．3．4树型目录203

8．3．5目录的查询205

8．3．6文件的共享207

8．4文件系统实现209

8．4．1文件系统的格式209

8．4．2文件的存储结构210

8．4．3空闲存储空间的管理214

8．5文件系统的可靠性217

8．5．1坏块管理217

8．5．2备份218

8．5．3文件系统一致性问题218

8．5．4数据一致性控制220

8．6保护机制221

8．6．1保护域221

8．6．2保护矩阵的实现222

8．6．3分级安全管理224

思考与练习题225

第9章 Windows 2000／XP操作系统227

9．1 Windows 2000／XP的结构和特点227

9．1．1 Windows 2000／XP的特点227

9．1．2 Windows 2000／XP的结构228

9．2 Windows 2000／XP进程管理230

9．2．1 Windows 2000／XP的进程和线程230

9．2．2 Windows 2000／XP的互斥与同步235

9．2．3 Windows 2000／XP的进程通信236

9．2．4 Windows 2000／XP的线程调度238

9．3 Windows 2000／XP内存管理243

9．3．1 Windows 2000／XP的地址空间布局243

9．3．2 Windows 2000／XP的地址变换机制244

9．3．3 Windows 2000／XP的内存分配247

9．3．4 Windows 2000／XP的页面共享250

9．3．5 Windows 2000／XP的驻留集250

9．3．6 Windows 2000／XP的物理内存管理252

9．4 Windows 2000／XP设备管理254

9．4．1 Windows 2000／XP的I／O系统结构254

9．4．2 Windows 2000／XP的I／O系统的数据结构256

9．4．3 Windows 2000／XP的I／O系统的设备驱动程序258

9．4．4 Windows 2000／XP的I／O处理259

9．4．5 Windows 2000／XP的磁盘管理260

9．4．6 Windows 2000／XP的高速缓存管理261

9．4．7 Windows 2000／XP高速缓存支持的操作263

9．5 Windows 2000／XP文件管理265

9．5．1 Windows 2000／XP文件系统概述265

9．5．2 NTFS卷及其结构268

9．5．3 NTFS的可恢复性、可靠性和安全性272

思考与练习题274

第10章 Linux操作系统275

10．1 Linux内核设计275

10．1．1内核设计目标275

10．1．2微内核与单内核276

10．1．3 Linux内核结构277

10．2 Linux系统的启动与初始化278

10．2．1初始化系统278

10．2．2操作系统的初始化279

10．2．3 init进程280

10．3 Linux进程管理280

10．3．1 Linux中的进程与线程280

10．3．2进程与线程的创建与撤销282

10．3．3进程调度283

10．3．4进程通信283

10．4 Linux内存管理285

10．4．1虚拟内存管理286

10．4．2物理内存管理286

10．5 Linux文件管理287

10．5．1虚拟文件系统288

10．5．2文件系统的安装与卸载290

10．5．3 EXT2逻辑文件系统292

10．6 Linux设备管理293

10．6．1 Linux设备管理概述294

10．6．2 Linux设备的类型294

10．6．3中断296

10．6．4缓存和刷新机制296

思考与练习题297

参考文献298