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第1章 操作系统概述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

1.2 操作系统的形成与发展3

1.2.1 手工操作阶段3

1.2.2 早期批处理4

1.2.3 多道程序设计技术5

1.2.4 操作系统的发展6

1.2.5 推动操作系统发展的动力7

1.3 操作系统的类型7

1.3.1 批处理系统8

1.3.2 分时系统8

1.3.3 实时系统9

1.3.4 其他操作系统类型10

1.4 操作系统的特征11

1.5 操作系统的作用与功能12

1.5.1 操作系统的作用12

1.5.2 操作系统的功能13

1.6 操作系统的接口15

1.6.1 命令接口15

1.6.2 程序接口16

1.6.3 图形用户接口17

1.7 操作系统的运行环境和内核结构18

1.7.1 操作系统的运行环境18

1.7.2 操作系统的内核结构18

1.8 小结20

练习题121

第2章 进程与线程24

2.1 进程的引入24

2.1.1 前趋图24

2.1.2 程序的顺序执行25

2.1.3 程序的并发执行25

2.1.4 程序并发执行的条件26

2.2 进程的定义及描述27

2.2.1 进程的定义27

2.2.2 进程的特征27

2.2.3 进程和程序的关系27

2.2.4 进程控制块28

2.3 进程的状态与转换28

2.3.1 进程的三种基本状态29

2.3.2 进程的创建状态和退出状态29

2.3.3 进程的挂起状态30

2.4 进程控制31

2.4.1 进程创建32

2.4.2 进程撤销33

2.4.3 进程阻塞与唤醒33

2.4.4 进程的挂起与激活34

2.5进程的组织35

2.6 线程36

2.6.1 线程的概念36

2.6.2 线程与进程的比较38

2.7 小结38

练习题240

第3章 进程同步与通信44

3.1 同步与互斥的基本概念44

3.1.1 临界资源与临界区44

3.1.2 同步与互斥的概念46

3.2 互斥的实现方法46

3.2.1 互斥算法46

3.2.2 硬件方法49

3.2.3 锁机制51

3.3 信号量52

3.3.1 信号量52

3.3.2 利用信号量实现进程互斥53

3.3.3 利用信号量实现前趋关系54

3.3.4 经典进程同步问题56

3.3.5 信号量集机制62

3.4 管程64

3.4.1 管程的定义64

3.4.2 用管程实现生产者—消费者问题65

3.4.3 用管程实现哲学家进餐问题67

3.5 进程通信68

3.5.1 进程通信的类型69

3.5.2 消息传递系统69

3.6 小结72

练习题373

第4章 调度与死锁77

4.1 调度的层次77

4.1.1 作业调度77

4.1.2 进程调度77

4.1.3 中级调度78

4.1.4 调度性能的评价78

4.2 作业调度80

4.2.1 作业的状态及转换80

4.2.2 作业调度81

4.3 进程调度82

4.3.1 进程调度的功能82

4.3.2 进程调度的方式83

4.4 调度算法83

4.4.1 先来先服务调度算法84

4.4.2 短作业优先调度算法84

4.4.3 优先级调度算法86

4.4.4 时间片轮转调度算法87

4.4.5 高响应比优先调度算法88

4.4.6 多级队列调度算法88

4.4.7 多级反馈队列调度算法89

4.5 死锁90

4.5.1 死锁的概念90

4.5.2 死锁产生的原因和必要条件91

4.5.3 处理死锁的基本方法93

4.5.4 死锁的预防93

4.5.5 死锁的避免94

4.5.6 死锁的检测和解除98

4.6 小结100

练习题4102

第5章 存储器管理106

5.1 存储管理的基本概念106

5.1.1 程序的装入106

5.1.2 程序的链接109

5.1.3 内存保护110

5.2 单一连续分配111

5.3 分区存储管理112

5.3.1 固定分区112

5.3.2 动态分区分配113

5.3.3 可重定位分区分配115

5.4 伙伴系统116

5.5 覆盖与交换118

5.5.1 覆盖技术118

5.5.2 交换技术120

5.6 分页存储管理120

5.6.1 分页实现思想120

5.6.2 页表及存储块表121

5.6.3 基本地址变换机构122

5.6.4 具有快表的地址变换机构123

5.6.5 多级页表和反置页表124

5.7 分段存储管理126

5.7.1 分段实现思想126

5.7.2 段表及地址变换127

5.7.3 分段与分页的区别128

5.8 段页式存储管理128

5.9 小结129

练习题5131

第6章 虚拟存储器134

6.1 虚拟存储器概念134

6.2 请求分页存储管理135

6.2.1 请求分页存储管理的实现思想135

6.2.2 页表136

6.2.3 缺页中断与地址变换136

6.2.4 页面分配和置换策略138

6.2.5 页面置换算法139

6.2.6 页面大小的选择与影响缺页率的因素143

6.2.7 工作集理论和抖动145

6.2.8 页的共享与保护147

6.3 请求分段存储管理147

6.3.1 请求分段存储管理的实现思想147

6.3.2 段的共享与保护148

6.4 小结149

练习题6149

第7章 设备管理152

7.1 设备管理概述152

7.1.1 设备分类152

7.1.2 设备管理的任务和功能153

7.1.3 设备控制器与I/O通道153

7.1.4 I/O系统结构155

7.2 输入／输出控制方式156

7.2.1 程序直接控制方式157

7.2.2 中断控制方式157

7.2.3 DMA控制方式157

7.2.4 通道控制方式158

7.3 中断技术158

7.3.1 中断的基本概念158

7.3.2 中断的分类与优先级159

7.3.3 中断处理过程160

7.4 缓冲技术160

7.4.1 缓冲的引入160

7.4.2 单缓冲160

7.4.3 双缓冲161

7.4.4 循环缓冲162

7.4.5 缓冲池162

7.5 设备分配163

7.5.1 设备分配中的数据结构163

7.5.2 设备分配策略164

7.5.3 设备分配程序165

7.5.4 SPOOLing系统166

7.6 I/O软件的层次结构167

7.6.1 中断处理程序167

7.6.2 设备驱动程序168

7.6.3 与设备无关的软件169

7.6.4 用户空间的软件170

7.7 小结171

练习题7172

第8章 文件管理174

8.1 文件系统的概念174

8.1.1 文件和文件系统174

8.1.2 文件分类175

8.2 文件结构与存储设备176

8.2.1 文件的逻辑结构176

8.2.2 文件的物理结构177

8.2.3 文件的存取方法177

8.2.4 文件的存储设备178

8.3 文件存储空间的分配与管理183

8.3.1 文件存储空间的分配183

8.3.2 空闲存储空间的管理186

8.4 文件目录管理189

8.4.1 文件目录189

8.4.2 单级目录结构190

8.4.3 二级目录结构191

8.4.4 多级目录结构192

8.4.5 图形目录结构193

8.4.6 目录查询技术193

8.5 文件共享及文件管理的安全性195

8.5.1 文件共享195

8.5.2 文件保护199

8.5.3 文件的转储和恢复202

8.6 文件的使用202

8.7 小结203

练习题8204

第9章 操作系统安全207

9.1 操作系统安全概述207

9.1.1 基本概念207

9.1.2 漏洞扫描208

9.1.3 安全评测209

9.1.4 评测标准209

9.2 操作系统面临的安全威胁211

9.2.1 入侵检测212

9.2.2 计算机病毒213

9.3 安全模型214

9.3.1 BLP模型215

9.3.2 其他安全模型Biba模型218

9.4 操作系统的安全机制220

9.4.1 标识与鉴别机制220

9.4.2 访问控制机制221

9.4.3 最小特权管理机制226

9.4.4 可信通路机制227

9.4.5 存储保护机制227

9.4.6 文件保护机制228

9.5 操作系统安全增强的实现方法229

9.5.1 安全威胁的来源229

9.5.2 安全操作系统的实现方法230

9.5.3 安全操作系统的一般开发过程231

9.5.4 操作系统近年来受到重视的安全增强技术232

9.5.5 安全操作系统的设计原则234

9.6 小结235

练习题9235

第10章 多处理机操作系统236

10.1 网络操作系统236

10.1.1 网络的基本概念236

10.1.2 网络操作系统的基本概念237

10.1.3 基本通信技术238

10.1.4 网络文件系统240

10.1.5 数据和文件资源的共享240

10.2 分布式操作系统241

10.2.1 分布式系统概述241

10.2.2 分布式进程通信242

10.2.3 分布式资源管理244

10.2.4 分布式进程同步245

10.2.5 分布式系统中的死锁248

10.2.6 分布式文件系统250

10.2.7 分布式进程迁移251

10.2.8 计算机集群252

10.2.9 云操作系统253

10.3 小结253

练习题10254

第11章 操作系统实例简介256

11.1 Windows操作系统256

11.1.1 Windows发展历程256

11.1.2 Windows 2000/XP的构成257

11.1.3 Windows进程管理259

11.1.4 Windows内存管理263

11.1.5 Windows设备管理265

11.1.6 Windows文件系统267

11.2 Linux操作系统269

11.2.1 Linux系统发展历史270

11.2.2 Linux进程管理271

11.2.3 Linux内存管理273

11.2.4 Linux设备管理276

11.2.5 Linux文件系统276

11.3 小结279

练习题11279

参考文献281