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第一章 操作系统概论1

1.1 操作系统概观1

1.1.1 操作系统的定义和目标1

1.1.2 操作系统的资源管理技术3

1.1.3 操作系统的作用与功能11

1.1.4 操作系统的主要特性14

1.2 操作系统的形成与发展16

1.2.1 人工操作阶段16

1.2.2 管理程序阶段17

1.2.3 多道程序设计与操作系统的形成18

1.2.4 操作系统的发展与分类21

1.3 操作系统的基本服务和用户接口27

1.3.1 基本服务和用户接口27

1.3.2 程序接口与系统调用28

1.3.3 作业接口与操作命令33

1.4 操作系统结构和运行模型35

1.4.1 操作系统的构件和结构36

1.4.2 操作系统的运行模型42

1.4.3 Windiows2003客户-服务器结构44

1.5 流行操作系统简介47

1.5.1 Windows操作系统47

1.5.2 UNIX操作系统家族48

1.5.3 自由软件和Linux操作系统50

1.5.4 IBM系列操作系统51

1.5.5 其他流行操作系统54

1.6 本章小结55

习题一57

第二章 处理器管理62

2.1 中央处理器62

2.1.1 处理器62

2.1.2 程序状态字67

2.2 中断技术68

2.2.1 中断概念68

2.2.2 中断源分类69

2.2.3 中断和异常的响应及服务72

2.2.4 中断事件处理74

2.2.5 中断优先级和多重中断79

2.2.6 Linux中断处理81

2.2.7 Windows2003中断处理86

2.3 进程及其实现91

2.3.1 进程的定义和属性91

2.3.2 进程的状态和转换93

2.3.3 进程的描述和组成96

2.3.4 进程切换与模式切换99

2.3.5 进程的控制和管理103

2.4 线程及其实现106

2.4.1 引入多线程的动机106

2.4.2 多线程环境中的进程与线程106

2.4.3 线程的实现108

2.5 Linux进程与线程110

2.6 Windows2003进程与线程113

2.7 处理器调度118

2.7.1 处理器调度的层次119

2.7.2 选择调度算法的原则121

2.7.3 作业和进程的关系122

2.7.4 作业的管理与调度123

2.8 处理器调度算法125

2.8.1 低级调度的功能和类型125

2.8.2 作业调度和低级调度算法126

2.8.3 实时调度算法132

2.8.4 多处理机调度算法134

2.9 Linux调度算法136

2.9.1 Linux传统调度算法136

2.9.2 Linux 2.6调度算法139

2.10 Windows 2003调度算法144

2.11 本章小结150

习题二151

第三章 同步、通信与死锁163

3.1 并发进程163

3.1.1 顺序程序设计163

3.1.2 进程的并发性164

3.1.3 进程的交互：协作和竞争167

3.2 临界区管理168

3.2.1 互斥和临界区168

3.2.2 临界区管理的尝试169

3.2.3 实现临界区管理的软件算法170

3.2.4 实现临界区管理的硬件设施171

3.3 信号量与PV操作173

3.3.1 同步和同步机制173

3.3.2 信号量与PV操作174

3.3.3 信号量实现互斥177

3.3.4 信号量解决5位哲学家吃通心面问题177

3.3.5 信号量解决生产者-消费者问题178

3.3.6 信号量解决读者-写者问题180

3.3.7 信号量解决理发师问题181

3.4 管程182

3.4.1 管程和条件变量182

3.4.2 管程的实现185

3.4.3 使用管程解决进程同步问题187

3.5 进程通信190

3.5.1 信号通信机制190

3.5.2 管道通信机制193

3.5.3 共享主存通信机制194

3.5.4 消息传递通信机制195

3.6 死锁198

3.6.1 死锁产生198

3.6.2 死锁防止199

3.6.3 死锁避免200

3.6.4 死锁检测和解除206

3.7 Linux同步机制和通信机制209

3.7.1 Linux内核同步机制209

3.7.2 System V IPC机制212

3.8 Windows 2003同步机制和通信机制214

3.9 本章小结216

习题三217

第四章 存储管理232

4.1 存储器233

4.1.1 存储器的层次233

4.1.2 地址转换与存储保护234

4.2 连续存储空间管理237

4.2.1 固定分区存储管理237

4.2.2 可变分区存储管理238

4.2.3 伙伴系统241

4.2.4 主存不足的存储管理技术244

4.3 分页存储管理246

4.3.1 分页存储管理的基本原理246

4.3.2 快表248

4.3.3 分页存储空间的分配和去配249

4.3.4 分页存储空间的页面共享和保护250

4.3.5 多级页表252

4.3.6 反置页表253

4.4 分段存储管理254

4.4.1 程序的分段结构254

4.4.2 分段存储管理的基本原理255

4.4.3 段的共享和保护256

4.4.4 分段和分页的比较256

4.5 虚拟存储管理257

4.5.1 虚拟存储器的概念257

4.5.2 请求分页虚拟存储管理258

4.5.3 请求分段虚拟存储管理275

4.5.4 请求段页式虚拟存储管理276

4.6 Intel x86分段和分页存储结构277

4.7 Linux虚拟存储管理280

4.7.1 Linux虚拟存储管理概述280

4.7.2 存储管理数据结构281

4.7.3 主存页框调度286

4.7.4 进程虚存空间映射288

4.7.5 缺页异常处理289

4.8 Windows2003虚拟存储管理290

4.8.1 主存管理的功能和地址空间布局290

4.8.2 进程主存空间分配291

4.8.3 主存管理的实现294

4.9 本章小结300

习题四302

第五章 设备管理310

5.1 I/O硬件原理310

5.1.1 I/O系统310

5.1.2 I/O控制方式311

5.1.3 设备控制器313

5.2 I/O软件原理314

5.2.1 I/O软件的设计目标和原则314

5.2.2 I/O中断处理程序315

5.2.3 I/O设备驱动程序315

5.2.4 独立于设备的I/O软件316

5.2.5 用户空间的I/O软件318

5.3 具有通道的I/O系统319

5.3.1 通道命令和通道程序319

5.3.2 I/O指令和主机I/O程序321

5.3.3 通道启动和I/O操作过程321

5.4 缓冲技术322

5.4.1 单缓冲322

5.4.2 双缓冲323

5.4.3 多缓冲323

5.4.4 缓冲区高速缓存324

5.5 驱动调度技术324

5.5.1 存储设备的物理结构325

5.5.2 循环排序325

5.5.3 优化分布326

5.5.4 搜查定位327

5.5.5 独立磁盘冗余阵列330

5.5.6 提高磁盘I/O速度的方法331

5.6 设备分配332

5.6.1 设备独立性332

5.6.2 设备分配和设备分配数据结构332

5.7 虚拟设备334

5.7.1 问题的提出334

5.7.2 SPOOLing的设计与实现334

5.7.3 SPOOLing应用336

5.8 Linux设备管理337

5.8.1 设备管理概述337

5.8.2 设备驱动程序337

5.8.3 设备I/O的处理338

5.9 Windows2003 I/O系统340

5.9.1 I/O系统结构和组件340

5.9.2 I/O系统数据结构342

5.9.3 I/O类型和处理344

5.9.4 高速缓存管理349

5.10 本章小结352

习题五353

第六章 文件管理358

6.1 文件358

6.1.1 文件概念358

6.1.2 文件命名359

6.1.3 文件类型359

6.1.4 文件属性360

6.1.5 文件存取方法361

6.2 文件目录362

6.2.1 文件控制块、文件目录与目录文件362

6.2.2 层次目录结构363

6.2.3 文件目录的检索365

6.3 文件组织与数据存储366

6.3.1 文件的存储366

6.3.2 文件的逻辑结构366

6.3.3 文件的物理结构370

6.4 文件系统其他功能的实现374

6.4.1 文件系统调用的实现374

6.4.2 文件共享380

6.4.3 文件空间管理384

6.4.4 主存映射文件386

6.4.5 虚拟文件系统388

6.5 Linux文件系统389

6.5.1 Linux虚拟文件系统389

6.5.2 文件系统的注册与注销及安装与卸载400

6.5.3 文件系统的缓存机制401

6.5.4 Ext2文件系统403

6.6 Windows2003文件系统404

6.6.1 文件系统概述404

6.6.2 NTFS在磁盘上的结构405

6.6.3 文件系统模型和FSD体系结构408

6.6.4 NTFS可恢复性支持411

6.6.5 NTFS安全性支持413

6.7 本章小结414

习题六414

第七章 操作系统的安全与保护420

7.1 安全性概述420

7.2 安全策略421

7.2.1 安全需求和安全策略421

7.2.2 访问支持策略423

7.2.3 访问控制策略426

7.3 安全模型428

7.3.1 安全模型概述428

7.3.2 安全模型示例430

7.4 安全机制432

7.4.1 硬件安全机制432

7.4.2 认证机制437

7.4.3 授权机制439

7.4.4 加密机制448

7.4.5 审计机制451

7.5 安全操作系统设计和开发453

7.5.1 安全操作系统的结构和设计原则453

7.5.2 安全操作系统的开发455

7.5.3 信息系统安全评价标准简介460

7.6 Linux安全机制462

7.7 Windows2003安全机制466

7.7.1 安全性组件和安全登录466

7.7.2 访问控制467

7.7.3 安全审计471

7.7.4 加密文件系统472

7.8 本章小结473

习题七474

第八章 网络和分布式操作系统477

8.1 计算机网络概述477

8.1.1 计算机网络的概念477

8.1.2 网络体系结构479

8.2 网络操作系统481

8.2.1 网络操作系统概述481

8.2.2 网络操作系统实例482

8.3 分布式操作系统484

8.3.1 分布式系统概述484

8.3.2 分布式进程通信485

8.3.3 分布式资源管理491

8.3.4 分布式进程同步492

8.3.5 分布式系统中的死锁498

8.3.6 分布式文件系统500

8.3.7 分布式进程迁移502

8.4 Linux网络体系结构505

8.5 Windows2003网络体系结构和网络服务506

8.6 本章小结506

习题八507

参考文献510