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第1章　操作系统概论1

1.1　操作系统的概念1

1.1.1　用户观点2

1.1.2　系统观点3

1.1.3　软件观点3

1.2　操作系统的形成4

1.2.1　手工操作4

1.2.2　监控程序5

1.2.3　多道程序设计5

1.2.4　分时系统6

1.3　操作系统的特征与功能7

1.3.1　操作系统的特征7

1.3.2　操作系统的功能8

1.4　用户与操作系统的接口12

1.4.1　操作接口13

1.4.2　程序接口15

1.5　操作系统的分类17

1.5.1　批处理系统17

1.5.2　分时系统18

1.5.3　实时系统19

1.5.4　微机操作系统20

1.5.5　网络操作系统21

1.5.6　分布式操作系统22

1.5.7　嵌入式操作系统23

1.5.8　智能卡操作系统23

1.5.9　操作系统的其他分类24

1.6　小结26

习题一26

第2章　进程管理28

2.1　进程的引入28

2.1.1　程序的顺序执行与并发执行28

2.1.2　进程的概念30

2.1.3　进程的状态31

2.1.4　进程的管理34

2.2　进程的描述与控制35

2.2.1　进程的描述35

2.2.2　进程的控制37

2.3　线程39

2.3.1　线程的引入39

2.3.2　线程的状态41

2.3.3　线程的并发执行42

2.3.4　用户级线程和内核级线程42

2.3.5　线程的描述与控制44

2.4　进程同步44

2.4.1　进程同步的基本概念45

2.4.2　进程同步的解决方法47

2.4.3　线程同步56

2.4.4　多处理机同步57

2.5　经典进程同步问题58

2.5.1　生产者—消费者问题58

2.5.2　哲学家进餐问题60

2.5.3　读者—写者问题63

2.6　进程通信66

2.6.1　信号通信机制66

2.6.2　共享文件通信机制67

2.6.3　共享存储器通信机制68

2.6.4　消息传递通信机制68

2.7　死锁问题70

2.7.1　死锁的形成与定义71

2.7.2　死锁的预防73

2.7.3　死锁的避免75

2.7.4　死锁的检测与恢复78

2.7.5　鸵鸟算法80

2.7.6　一种综合的死锁策略81

2.7.7　饥饿与活锁81

2.8　实例：Windows进程管理83

2.8.1 Windows进程和线程83

2.8.2 Windows进程和线程的同步87

2.8.3 Windows进程通信88

2.9　小结90

习题二91

第3章　处理机调度94

3.1　概述94

3.1.1　调度层次94

3.1.2　调度准则95

3.2　作业调度97

3.2.1　作业控制块97

3.2.2　作业状态97

3.2.3　作业调度功能98

3.2.4　作业调度时机98

3.2.5　作业调度算法99

3.3　进程调度102

3.3.1　进程调度功能102

3.3.2　进程调度时机103

3.3.3　进程调度方式103

3.3.4　进程调度算法104

3.3.5　进程调度过程109

3.3.6　线程调度109

3.4　实时调度110

3.4.1 实时调度的要求110

3.4.2　实时任务的分类111

3.4.3　实时调度算法111

3.5　多处理机调度117

3.5.1　不相关进程的调度117

3.5.2　相关进程的调度119

3.5.3　群调度120

3.6　实例：Windows调度121

3.6.1　进程和线程优先级121

3.6.2　多处理机调度123

3.7　小结123

习题三124

第4章　存储管理126

4.1　概述126

4.1.1　存储层次126

4.1.2　地址转换127

4.1.3　程序装入129

4.2　基本存储空间管理129

4.2.1　单用户存储管理129

4.2.2 固定分区存储管理131

4.2.3　可变分区存储管理133

4.2.4　交换137

4.3　分页存储管理138

4.3.1　分页存储管理的基本原理138

4.3.2　硬件结构140

4.3.3　页表结构144

4.4　分段存储管理147

4.4.1　程序分段147

4.4.2　分段存储管理的基本原理148

4.4.3　段的共享与保护150

4.4.4　段页式存储管理150

4.5　虚拟存储器152

4.5.1　虚拟存储器的基本原理152

4.5.2　请求分页虚拟存储管理153

4.5.3　请求分段虚拟存储管理164

4.6　实例：Windows存储管理167

4.6.1 Windows存储管理的特点167

4.6.2 Windows存储管理的内存分配168

4.6.3 Windows内存管理实现171

4.7　小结172

习题四174

第5章　设备管理176

5.1　概述176

5.1.1　设备分类176

5.1.2　设备控制器177

5.1.3　设备通道180

5.2 I/O控制183

5.2.1　程序直接控制I/O方式183

5.2.2 中断驱动方式184

5.2.3 DMA方式185

5.2.4　通道方式187

5.3 I/O软件层次189

5.3.1 I/O软件的目标189

5.3.2 I/O中断处理程序189

5.3.3 I/O设备驱动程序190

5.3.4　与设备无关的I/O软件192

5.3.5 用户空间的I/O软件193

5.4　缓冲管理195

5.4.1　缓冲的引入195

5.4.2　单缓冲195

5.4.3　双缓冲196

5.4.4　循环缓冲197

5.4.5　缓冲池198

5.5　设备分配200

5.5.1　设备分配中的数据结构200

5.5.2　设备独立性201

5.5.3　设备分配技术202

5.6　磁盘调度和管理205

5.6.1　磁盘的物理性能205

5.6.2　磁盘调度算法209

5.6.3　磁盘调度算法的比较212

5.6.4　磁盘的错误处理213

5.6.5　独立磁盘冗余阵列213

5.7　实例：Windows设备管理218

5.7.1 I/O系统结构218

5.7.2　设备管理的数据结构219

5.7.3 I/O处理过程221

5.7.4 中断处理221

5.8　小结222

习题五223

第6章　文件系统225

6.1　概述225

6.1.1　文件的基本概念225

6.1.2　文件系统模型226

6.1.3　文件分类227

6.1.4　文件属性228

6.1.5　文件操作229

6.2　文件结构230

6.2.1　文件与记录230

6.2.2　文件的逻辑结构231

6.2.3　文件的物理结构231

6.3　文件目录233

6.3.1　分区与目录233

6.3.2　一级目录234

6.3.3　二级目录235

6.3.4　树形目录235

6.3.5　无环图目录和通用图目录236

6.4　文件系统的实现238

6.4.1　文件系统调用的实现238

6.4.2　文件共享239

6.4.3　文件的安全与保护239

6.5　辅存空间管理241

6.5.1　辅存的分配方法241

6.5.2　空闲空间管理244

6.6　实例：Windows文件系统245

6.6.1 Windows文件系统的基本概念245

6.6.2 Windows文件系统模型与结构246

6.6.3 Windows文件系统的实现249

6.7　小结253

习题六254

第7章　操作系统的安全与保护255

7.1　安全255

7.1.1　安全问题255

7.1.2　安全威胁256

7.1.3　安全目标258

7.1.4　操作系统安全259

7.2　保护261

7.2.1　操作系统保护层次261

7.2.2 内存储器的保护261

7.2.3 面向用户的访问控制262

7.2.4 面向数据的访问控制262

7.3　入侵者263

7.3.1　入侵技术263

7.3.2 口令保护264

7.3.3　入侵检测271

7.4　恶意软件276

7.4.1　病毒279

7.4.2　反病毒方法281

7.5　实例：Windows安全机制284

7.5.1　安全性系统组件285

7.5.2　保护对象285

7.5.3　访问控制策略286

7.5.4　访问令牌286

7.5.5　安全描述符287

7.6　小结289

习题七290

第8章　Linux系统291

8.1 Linux系统概述291

8.1.1 Linux的诞生291

8.1.2 Linux的版本291

8.1.3 Linux内核体系结构293

8.1.4 Linux系统组成293

8.2 Linux进程管理294

8.2.1 Linux进程描述294

8.2.2 Linux系统进程状态及其转换297

8.2.3 Linux进程控制298

8.2.4 Linux进程调度301

8.2.5 Linux进程通信302

8.2.6 Linux线程307

8.3 Linux内存管理309

8.3.1 Linux内存管理体系309

8.3.2 Linux物理内存管理309

8.3.3 Linux虚拟内存管理313

8.3.4 Linux内核空间管理316

8.4 Linux文件系统318

8.4.1 Linux的虚拟文件系统318

8.4.2 Linux的EXT2文件系统321

8.4.3 Linux文件系统管理的缓冲机制324

8.4.4 Linux的文件管理和操作325

8.5 Linux设备管理327

8.5.1　设备驱动程序327

8.5.2　设备的识别与设备文件328

8.5.3 中断处理328

8.5.4　字符设备驱动330

8.5.5　块设备驱动331

8.5.6　网络设备驱动332

习题八333

参考文献335