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第1章 概述1

1.1 计算机系统资源与操作系统1

1.2 操作系统的发展4

1.2.1 推动操作系统发展的关键因素4

1.2.2 操作系统发展的几个典型转变5

1.2.3 操作系统的进一步发展7

1.3 现代操作系统的设计概述8

1.3.1 操作系统的功能性需求8

1.3.2 操作系统的非功能性需求12

1.3.3 操作系统依赖的硬件平台13

1.3.4 操作系统的体系结构14

1.3.5 操作系统中的关键数据结构17

1.4 Linux操作系统简介18

1.4.1 Linux的起源及特性18

1.4.2 Linux系统运行的基本硬件平台19

1.4.3 主流Linux操作系统版本简介19

1.5 Linux的系统调用分析21

1.5.1 系统调用的含义21

1.5.2 系统调用的作用21

1.5.3 系统调用的工作原理22

1.5.4 Linux系统调用的相关数据结构22

1.5.5 Linux新型快速系统调用机制简析23

1.6 Linux的系统调用设计24

1.6.1 添加一个系统调用24

1.6.2 系统调用测试26

1.6.3 系统调用过程分析26

习题29

第2章 进程的并发控制30

2.1 并发、程序与进程30

2.1.1 并发概述30

2.1.2 程序的顺序执行与并发执行31

2.1.3 进程及其运行环境33

2.2 进程的状态转换35

2.2.1 五状态进程模型35

2.2.2 进程的挂起状态与七状态进程模型37

2.2.3 Linux的进程及其状态转换39

2.3 操作系统对进程的控制41

2.3.1 操作系统内核41

2.3.2 进程的构成及进程的组织43

2.3.3 进程控制块44

2.3.4 操作系统对进程的控制47

2.3.5 Linux对进程的控制50

2.3.6 Linux的内核机制52

2.4 线程——另一种并发实体55

2.4.1 进程与线程55

2.4.2 多线程并发56

2.4.3 线程的类型57

2.4.4 Linux的进程与线程管理58

2.5 进程调度59

2.5.1 调度的目标、原则和方式60

2.5.2 调度的类型61

2.5.3 进程调度算法63

2.5.4 实时系统与实时任务调度66

2.5.5 Linux的进程调度分析69

2.5.6 Linux下时钟中断与进程调度的关系75

2.6 进程并发控制：互斥与同步77

2.6.1 并发控制77

2.6.2 互斥与同步的解决策略80

2.6.3 互斥／同步问题：生产者／消费者问题89

2.6.4 互斥／同步问题：读者／写者问题92

2.6.5 Linux通信实例94

2.6.6 Linux信号量分析97

2.7 进程死锁99

2.7.1 进程死锁的原因100

2.7.2 解决死锁的方法101

2.7.3 预防死锁102

2.7.4 避免死锁103

2.7.5 检测并解除死锁107

2.8 死锁问题：哲学家进餐问题108

习题110

第3章 存储管理113

3.1 存储管理子系统概述113

3.1.1 存储分配113

3.1.2 地址映射114

3.1.3 存储保护116

3.1.4 存储共享116

3.1.5 存储扩充117

3.2 简单存储管理技术117

3.2.1 简单存储分区技术117

3.2.2 简单存储分页技术121

3.2.3 简单存储分段技术125

3.2.4 简单存储段页式技术127

3.3 虚拟存储管理技术129

3.3.1 虚拟存储技术概述129

3.3.2 虚拟存储分页技术131

3.3.3 虚拟存储分段技术132

3.3.4 虚拟存储段页式技术133

3.3.5 虚拟存储系统的软件策略134

3.4 Linux的虚拟内存管理143

3.4.1 80386分段机制在Linux系统中的实现144

3.4.2 80386的分页机制在Linux系统中的实现148

3.4.3 Linux虚拟内存管理的实现152

3.5 Linux存储器管理案例分析157

3.5.1 共享存储分析157

3.5.2 共享存储的修改与测试172

习题175

第4章 设备管理177

4.1 设备管理子系统概述177

4.1.1 设备管理的主要功能177

4.1.2 设备管理分层模型178

4.1.3 I/O控制方式179

4.2 设备分配180

4.2.1 相关的数据结构180

4.2.2 设备分配算法182

4.3 I/O缓冲技术184

4.4 虚拟设备186

4.5 磁盘设备的管理189

4.6 Linux的设备管理193

4.6.1 Linux驱动程序的设计框架194

4.6.2 Linux内核模块驱动程序设计198

4.6.3 驱动程序测试203

习题204

第5章 文件管理系统205

5.1 文件管理子系统概述205

5.2 文件目录206

5.3 文件的逻辑组织与访问208

5.4 文件的物理组织211

5.4.1 文件存储空间的分配技术213

5.4.2 空闲空间的管理217

5.5 Linux的虚拟文件系统219

5.5.1 VFS文件系统的作用220

5.5.2 VFS文件系统中的数据结构220

5.5.3 主要数据结构间的关系229

5.6 文件系统分析与设计229

5.6.1 文件系统的操作集230

5.6.2 物理文件系统的注册235

5.6.3 文件系统的安装238

5.6.4 文件系统的设计与测试241

习题245

第6章 嵌入式操作系统246

6.1 嵌入式操作系统概述246

6.1.1 无处不在的嵌入式系统246

6.1.2 嵌入式软件系统247

6.1.3 嵌入式操作系统及其特点248

6.1.4 嵌入式操作系统的结构249

6.1.5 嵌入式实时内核和扩展组件251

6.2 任务管理与调度251

6.2.1 任务及其管理251

6.2.2 任务调度252

6.3 任务间的同步、互斥与通信254

6.3.1 信号量254

6.3.2 事件256

6.3.3 异步信号256

6.3.4 消息队列256

6.3.5 管道257

6.4 中断管理258

6.4.1 中断处理过程258

6.4.2 中断嵌套259

6.5 时钟管理260

6.5.1 实时时钟和系统时钟260

6.5.2 时间管理260

6.6 内存与设备管理261

6.6.1 内存管理261

6.6.2 设备管理263

6.7 嵌入式文件系统264

6.8 嵌入式操作系统与通用操作系统的比较265

6.9 代表性嵌入式操作系统265

6.9.1 VxWorks266

6.9.2 Windows Phone267

6.9.3 Embedded Linux267

6.9.4 Symbian267

6.9.5 iOS系统268

6.9.6 Android系统268

习题275

参考文献276