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第1章 绪论1

1.1 什么是操作系统1

1.1.1 程序是如何运行的1

1.1.2 操作系统的作用2

1.2 操作系统运行环境3

1.2.1 计算机的基本硬件元素3

1.2.2 与操作系统相关的几种主要寄存器4

1.2.3 指令的执行5

1.2.4 中断5

1.2.5 处理机状态及特权指令6

1.3 操作系统的形成和发展7

1.3.1 操作系统发展的基础8

1.3.2 手工操作8

1.3.3 批处理系统9

1.3.4 分时系统12

1.3.5 实时系统13

1.3.6 个人操作系统14

1.3.7 网络操作系统15

1.3.8 分布式操作系统15

1.3.9 嵌入式操作系统16

1.3.10 操作系统的发展趋势17

1.4 操作系统的功能和特性17

1.4.1 操作系统的功能17

1.4.2 操作系统的基本特征19

1.5 操作系统结构20

1.5.1 模块组合结构及层次结构20

1.5.2 微内核结构21

1.5.3 虚拟机结构23

1.6 Linux操作系统24

1.6.1 Linux发展历程24

1.6.2 Linux的特点26

1.6.3 Linux内核结构27

习题28

第2章 用户接口29

2.1 命令控制界面29

2.1.1 联机命令的类型29

2.1.2 联机命令的操作方式30

2.2 Linux系统的命令控制界面31

2.2.1 登录Shell31

2.2.2 命令句法32

2.2.3 常用的基本命令32

2.2.4 重定向与管道命令35

2.2.5 通信命令36

2.2.6 后台命令38

2.3 程序接口38

2.3.1 系统调用38

2.3.2 系统调用的类型39

2.3.3 系统调用的实现39

2.3.4 Linux系统调用41

2.3.5 Windows应用编程接口43

习题45

第3章 进程管理46

3.1 进程的概念46

3.1.1 进程的引入46

3.1.2 进程的定义48

3.1.3 引入进程的利弊49

3.2 进程控制块和进程的状态50

3.2.1 进程的状态及其变化50

3.2.2 进程控制块51

3.3 进程的控制54

3.3.1 进程的创建原语54

3.3.2 进程的撤销原语56

3.3.3 进程的阻塞与唤醒原语57

3.4 进程同步58

3.4.1 互斥58

3.4.2 进程的同步59

3.4.3 同步机构60

3.4.4 同步机构应用64

3.5 经典的进程同步问题67

3.5.1 生产者-消费者问题67

3.5.2 读者-写者问题70

3.5.3 哲学家进餐问题71

3.6 进程通信72

3.6.1 进程通信的类型72

3.6.2 进程通信的方式73

3.6.3 消息缓冲队列通信机制73

3.6.4 信箱通信75

3.7 线程76

3.7.1 线程的引入76

3.7.2 线程的概念77

3.7.3 线程的控制78

3.7.4 线程的实现79

3.7.5 线程的适用范围80

3.8 Linux的进程管理81

3.8.1 Linux进程概念与描述81

3.8.2 Linux中的进程状态及其转换82

3.8.3 Linux的进程控制83

3.8.4 Linux的进程通信85

习题92

第4章 处理机调度与死锁94

4.1 调度的基本概念94

4.1.1 作业的概念及作业的状态94

4.1.2 分级调度96

4.1.3 调度的功能与时机97

4.1.4 调度原则与性能衡量98

4.2 调度算法99

4.2.1 先来先服务算法100

4.2.2 短作业优先算法100

4.2.3 最高响应比优先算法101

4.2.4 高优先权优先算法102

4.2.5 轮转法104

4.2.6 多级反馈算法105

4.3 实时调度算法106

4.3.1 实时系统的特点106

4.3.2 实时调度算法107

4.4 多处理机调度109

4.4.1 多处理机系统的类型110

4.4.2 多处理机系统调度方式110

4.5 死锁111

4.5.1 死锁的产生112

4.5.2 死锁的必要条件113

4.6 解决死锁问题的方法113

4.6.1 死锁的预防113

4.6.2 死锁的避免114

4.6.3 死锁的检测与解除118

4.7 Linux进程调度120

4.7.1 调度的时机120

4.7.2 调度策略121

4.7.3 调度算法121

习题123

第5章 存储管理126

5.1 存储管理基本概念126

5.1.1 物理内存和虚拟存储空间126

5.1.2 存储管理的主要任务127

5.2 分区式存储管理131

5.2.1 固定分区131

5.2.2 可变分区132

5.2.3 地址变换与内存保护136

5.2.4 分区式存储管理的优缺点136

5.3 页式存储管理137

5.3.1 静态页式存储管理137

5.3.2 动态页式存储管理141

5.3.3 指令存取速度与页面大小问题143

5.3.4 存储保护144

5.3.5 页式存储管理的优缺点144

5.4 淘汰算法与抖动现象145

5.4.1 淘汰算法145

5.4.2 抖动现象与工作集149

5.5 段式存储管理151

5.5.1 静态段式存储管理151

5.5.2 动态段式存储管理154

5.5.3 分段和分页的主要区别155

5.5.4 段的信息共享156

5.5.5 段的静态链接与动态链接157

5.5.6 段式存储管理的内存保护159

5.5.7 段式存储管理的优缺点160

5.6 段页式存储管理160

5.6.1 实现原理160

5.6.2 段页式存储管理的其他问题162

5.7 Linux存储管理162

5.7.1 进程虚存空间的管理163

5.7.2 Linux的分页式存储管理164

习题166

第6章 设备管理168

6.1 设备管理概述168

6.1.1 设备的分类168

6.1.2 设备管理的目标169

6.1.3 设备控制器170

6.1.4 I/O系统的层次结构171

6.2 数据传送控制方式173

6.2.1 程序直接控制方式173

6.2.2 中断控制方式174

6.2.3 DMA控制方式175

6.2.4 通道控制方式177

6.3 中断处理与设备驱动程序179

6.3.1 中断处理过程179

6.3.2 设备驱动程序180

6.4 缓冲技术182

6.4.1 引入缓冲技术的原因182

6.4.2 缓冲的种类184

6.4.3 缓冲池的管理185

6.5 设备分配187

6.5.1 设备分配中的数据结构187

6.5.2 设备分配的原则188

6.5.3 设备分配程序190

6.5.4 SPOOLing技术190

6.6 逻辑I/O系统192

6.7 Linux的设备管理193

6.7.1 逻辑I/O管理193

6.7.2 用户与设备驱动程序195

6.7.3 设备模型195

习题196

第7章 文件管理197

7.1 文件和文件系统197

7.1.1 文件的概念197

7.1.2 文件的分类198

7.1.3 文件管理系统199

7.2 文件的逻辑结构200

7.2.1 无结构文件201

7.2.2 顺序文件201

7.2.3 索引文件202

7.2.4 直接文件202

7.3 文件的物理结构203

7.3.1 连续文件203

7.3.2 链接式文件204

7.3.3 索引文件206

7.4 文件存储空间的管理207

7.4.1 位示图法208

7.4.2 空闲表法208

7.4.3 空闲链表法209

7.5 文件目录管理210

7.5.1 文件控制块的内容210

7.5.2 目录结构211

7.5.3 目录管理213

7.6 文件共享和保护215

7.6.1 基于索引节点的共享方法216

7.6.2 基于符号链接的共享方法216

7.6.3 文件的保护217

7.7 磁盘管理与调度219

7.7.1 磁盘性能简述219

7.7.2 磁盘调度算法221

7.8 Linux文件管理223

7.8.1 Linux文件系统概论223

7.8.2 虚拟文件系统225

7.8.3 EXT文件系统226

7.8.4 文件管理和操作229

习题232

第8章 多处理机系统234

8.1 多处理机235

8.1.1 多处理机硬件236

8.1.2 多处理机操作系统类型242

8.1.3 多处理机同步244

8.1.4 处理机调度247

8.2 多计算机251

8.2.1 多计算机硬件252

8.2.2 低层通信软件255

8.2.3 用户层通信软件256

8.2.4 远程过程调用258

8.2.5 分布式共享存储器259

8.2.6 多计算机调度262

8.2.7 负载均衡263

8.3 虚拟化265

8.3.1 准虚拟化266

8.3.2 内存的虚拟化268

8.3.3 I/O设备的虚拟化269

8.3.4 虚拟工具269

8.3.5 多核处理机上的虚拟机269

8.3.6 授权问题270

习题270

第9章 嵌入式操作系统272

9.1 什么是嵌入式操作系统272

9.2 嵌入式操作系统的特点274

9.3 嵌入式操作系统的主要功能276

9.4 嵌入式操作系统的应用领域280

9.5 典型的嵌入式操作系统281

9.5.1 VxWorks281

9.5.2 QNX282

9.5.3 嵌入式Linux283

9.5.4 Windows CE285

9.5.5 Android286

9.5.6 iOS287

9.5.7 Symbian OS287

9.5.8 TinyOS289

9.5.9 μC/OS290

9.6 嵌入式操作系统的发展趋势291

习题292

第10章 操作系统安全293

10.1 操作系统安全概述293

10.2 操作系统的安全机制294

10.2.1 硬件安全机制295

10.2.2 标识与鉴别机制298

10.2.3 访问控制机制301

10.2.4 最小权限管理307

10.2.5 可信路径307

10.2.6 审计308

10.3 Linux操作系统的安全性308

10.3.1 PAM机制309

10.3.2 文件系统加密309

10.3.3 网络监控与入侵检测309

10.3.4 强制访问控制310

10.3.5 安全审计310

10.3.6 防火墙机制311

习题311

参考文献313