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目录1

序1

前言1

第1章 操作系统概论1

本章学习目标1

1.1 操作系统的地位1

1.2 操作系统的功能2

1.2.1 提供人机接口2

1.2.2 管理计算机资源5

1.3 操作系统的发展过程9

1.3.1 推动操作系统发展的主要动力9

1.3.2 无操作系统的计算机系统9

1.3.3 单道批处理系统10

1.3.4 多道批处理系统11

1.3.5 分时系统12

1.3.6 实时系统13

1.3.7 微机操作系统14

1.3.8 网络操作系统15

1.3.9 分布式操作系统15

1.4 操作系统的特性15

1.5 操作系统的体系结构16

1.5.1 层次结构16

1.5.2 微内核结构16

1.6 Linux介绍17

1.6.1 Linux简介17

1.6.2 UNIX、GNU与Linux18

1.6.3 Linux的历史20

1.6.4 Linux的内核特征22

1.6.5 Linux的发展及展望24

本章小结26

习题一27

2.1 进程的基本概念28

2.1.1 程序的顺序执行及其特征28

本章学习目标28

第2章 进程管理28

2.1.2 程序的并发执行及其特征29

2.1.3 进程的定义与特征30

2.1.4 进程的基本状态及转换31

2.1.5 Linux进程的状态33

2.2 进程的描述35

2.2.1 进程控制块PCB35

2.2.2 进程控制块的组织方式36

2.2.3 Linux进程的PCB38

2.3 进程控制39

2.3.1 进程的创建与终止39

2.3.2 几个相关的Linux系统调用40

2.3.3 进程的阻塞与唤醒41

2.4 进程的同步与互斥42

2.4.1 临界资源的概念42

2.4.2 进程的互斥与同步43

2.4.4 信号量机制44

2.4.3 锁机制44

2.5 进程同步问题举例48

2.5.1 生产者—消费者问题48

2.5.2 读者—写者问题50

2.5.3 哲学家进餐问题51

2.6 进程通信52

2.6.1 共享存储器系统53

2.6.2 消息传递系统56

2.6.4 信号通信机制60

2.6.3 管道通信系统60

2.7 线程63

2.7.1 线程的基本概念63

2.7.2 线程的状态与转换操作63

2.7.3 引入线程的好处64

2.7.4 多线程的实现64

本章小结65

习题二66

本章学习目标68

3.1 分级调度68

第3章 处理机调度与死锁68

3.1.1 调度的层次69

3.1.2 作业与进程的关系70

3.2 作业调度70

3.2.1 作业调度的功能70

3.2.2 调度算法的评价及准则73

3.3 进程调度74

3.3.1 进程调度的功能74

3.3.2 进程调度的时机75

3.3.3 进程上下文的切换75

3.3.4 Linux系统中进程调度发生的时机76

3.4 调度算法76

3.4.1 单道批处理系统的调度算法77

3.4.2 多道批处理系统的调度算法79

3.4.3 优先级调度算法79

3.4.4 轮转调度算法82

3.5.1 Linux系统的进程调度策略85

3.5 Linux系统的调度算法85

3.5.2 Linux系统的优先级调度策略86

3.5.3 实时进程的调度策略88

3.6 死锁问题88

3.6.1 死锁的概念89

3.6.2 产生死锁的原因及必要条件89

3.6.3 解决死锁问题的基本方法90

3.7 死锁的预防与避免91

3.7.1 死锁的预防91

3.7.2 死锁的避免92

3.8 利用银行家算法避免死锁93

3.8.1 银行家算法中的数据结构93

3.8.2 银行家算法的实现94

3.8.3 银行家算法的应用95

3.9 死锁的检测与解除97

3.9.1 死锁检测的时机97

3.9.2 死锁的检测97

3.9.3 死锁的解除99

习题三100

本章小结100

第4章 存储器管理102

本章学习目标102

4.1 存储器管理概述102

4.1.1 存储器的层次103

4.1.2 用户程序的处理过程103

4.2 连续分配存储管理方式106

4.2.1 单道程序的连续分配106

4.2.2 固定分区分配方式107

4.2.3 动态分区分配107

4.2.4 可重定位分区110

4.3 分页存储管理方式111

4.3.1 页式存储管理的系统应解决的问题111

4.3.2 分页存储管理的基本方法111

4.3.3 两级和多级页表114

4.4 分段存储管理方式116

4.4.1 分段存储管理方式的基本原理116

4.4.3 段页式存储管理方式118

4.4.2 信息共享118

4.5 虚拟存储器的基本概念121

4.5.1 虚拟存储器的引入121

4.5.2 虚拟存储器的实现方法及其特征122

4.6 请求分页123

4.6.1 请求分页的实现123

4.6.2 页面置换算法125

4.7.1 请求分段的实现127

4.7 请求分段存储管理127

4.7.2 段的共享与保护130

4.8 Linux系统的内存管理方法131

4.8.1 Linux的分页管理机制131

4.8.2 虚存段的组织与管理133

4.8.3 内存的共享和保护135

4.8.4 内存空间管理136

4.8.5 空闲内存管理136

4.8.6 内核态内存的申请与释放137

4.8.7 用户态内存的申请与释放138

4.8.8 交换空间139

4.8.9 页交换进程和页面换出140

4.8.10 缺页中断和页面换入142

4.8.11 存储管理系统的缓冲机制142

本章小结143

习题四144

5.1 文件管理概述147

5.1.1 文件及其分类147

本章学习目标147

第5章 文件管理147

5.1.2 文件系统及其功能149

5.2 文件的结构150

5.2.1 文件的逻辑结构150

5.2.2 文件的物理结构151

5.3 文件目录管理155

5.3.1 文件控制块和索引节点155

5.3.2 文件目录结构157

5.3.3 按名存取159

5.3.4 Linux文件目录160

5.4 Linux文件系统162

5.4.1 Linux文件的物理结构163

5.4.2 Linux文件系统164

5.5 文件存储空间的管理168

5.5.1 空闲空间表法168

5.5.2 空闲块链法169

5.5.3 位示图法169

5.5.4 空闲块成组链接法170

5.6.1 文件的共享172

5.6 文件共享与安全性172

5.6.2 文件的安全性173

5.7 Linux系统的文件操作175

5.7.1 文件操作命令175

5.7.2 目录操作命令178

5.7.3 存取控制命令179

5.7.4 磁盘存储命令181

5.7.6 常用系统调用182

5.7.5 磁盘操作182

本章小结185

习题五186

第6章 设备管理187

本章学习目标187

6.1 I/O系统组成187

6.1.1 I/O设备187

6.1.2 设备控制器189

6.1.3 I/O通道190

6.2 数据传输控制方式192

6.2.1 程序直接控制方式192

6.2.2 中断控制方式193

6.2.3 DMA方式193

6.2.4 通道控制方式194

6.3.2 中断源197

6.3.3 中断响应197

6.3 中断技术197

6.3.1 中断的概念197

6.3.4 中断处理198

6.4 缓冲技术199

6.4.1 缓冲的引入199

6.4.2 单缓冲200

6.4.3 双缓冲200

6.4.4 循环缓冲201

6.4.5 缓冲池201

6.5.1 与设备分配相关的因素202

6.5 设备分配202

6.5.2 虚拟设备技术204

6.6 SPOOLING系统204

6.6.1 SPOOLING系统的简介204

6.6.2 SPOOLING系统的组成205

6.7 I/O控制过程206

6.7.1 用户进程的I/O请求206

6.7.2 设备驱动206

6.8.1 磁盘存储格式207

6.8.2 磁盘I/O性能207

6.8 磁盘I/O207

6.8.3 磁盘调度208

6.8.4 磁盘高速缓存209

6.9 Linux系统的设备管理210

6.9.1 Linux系统设备管理的特点210

6.9.2 Linux设备驱动程序的接口210

6.9.3 Linux的磁盘高速缓存212

6.9.4 Linux的字符设备缓冲区管理214

6.9.5 Linux的设备驱动215

本章小结218

习题六218

第7章 Linux网络基础220

本章学习目标220

7.1 TCP/IP协议简介220

7.1.1 网络概述220

7.1.2 TCP/IP协议221

7.2 配置Linux网络224

7.2.1 网络配置文件224

7.2.2 手工配置TCP/IP网络226

7.3 基本网络服务介绍228

7.3.1 域名服务器（DNS）228

7.3.2 Apache服务器229

7.3.3 邮件服务器231

7.3.4 samba服务器232

7.4 Linux网络安全234

7.4.1 Linux系统的文件安全234

7.4.2 用户口令安全235

7.4.3 防火墙技术235

7.4.4 Linux常用的网络命令238

本章小结241

习题七242

8.1.1 UNIX操作系统的发展243

8.1 UNIX操作系统243

8.1.2 UNIX操作系统的特点243

本章学习目标243

第8章 现代操作系统实例243

8.1.3 UNIX系统的内核结构244

8.1.4 UNIX系统的进程管理245

8.1.5 UNIX系统的内存管理249

8.1.6 UNIX系统的文件管理250

8.1.7 UNIX系统的设备管理253

8.2.1 Windows 2000概述254

8.2 Windows 2000操作系统254

8.2.2 Windows 2000中的进程和线程的特点255

8.2.3 Windows 2000中进程的实现255

8.2.4 Windows 2000中线程的实现256

8.2.5 Windows 2000的调度算法256

8.2.6 Windows 2000的内存管理257

8.2.7 Windows 2000的文件系统257

8.2.8 Windows 2000设备管理的特点258

8.3 分布式操作系统258

8.3.1 分布式操作系统的特性258

8.3.2 进程迁移259

8.3.3 分布式进程管理260

本章小结262

习题八262

第9章 操作系统的安全性264

本章学习目标264

9.1 操作系统安全性概述264

9.1.1 计算机系统安全性的内涵264

9.1.2 操作系统的安全性265

9.1.3 计算机系统安全性评价标准266

9.2 操作系统的安全机制268

9.2.1 内存保护机制269

9.2.2 用户身份认证机制269

9.2.3 访问控制技术271

9.2.4 加密技术273

9.2.5 病毒及其防御机制273

9.2.6 监控和审计日志274

本章小结275

习题九275

参考文献277