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第1章 操作系统概述1

1.1 什么是操作系统？1

1.1.1 操作系统是计算机用户与计算机硬件之间的接口1

1.1.2 操作系统是计算机资源的管理者4

1.2 操作系统的发展5

1.2.1 无操作系统5

1.2.2 单道批处理系统5

1.2.3 多道程序系统6

1.2.4 微机操作系统7

1.2.5 实时操作系统8

1.2.6 批处理系统、分时系统、实时系统的特点8

1.2.7 操作系统产品现状10

1.3 操作系统的特征12

1.4 操作系统的功能13

1.4.1 存储器管理功能13

1.4.2 进程管理功能15

1.4.3 设备管理功能15

1.4.4 文件管理功能16

1.4.5 提供用户接口16

1.5 操作系统的体系结构17

1.5.1 软件体系结构简介17

1.5.2 操作系统体系结构分析17

1.6 POSIX标准22

1.7 指令的执行23

习题26

第2章 进程的描述与控制28

2.1 程序的并发执行28

2.1.1 程序的顺序执行28

2.1.2 程序的并发执行29

2.2 进程的描述31

2.2.1 进程的定义与特征31

2.2.2 进程控制块32

2.2.3 进程的基本状态39

2.2.4 进程队列43

2.3 进程的控制43

2.3.1 进程的创建43

2.3.2 进程的阻塞45

2.3.3 进程的唤醒45

2.3.4 进程的终止46

2.3.5 操作系统的启动和系统中进程的出现46

2.4 操作系统内核48

2.4.1 中断48

2.4.2 时钟管理53

2.4.3 系统调用56

2.5 线程59

2.5.1 线程的描述60

2.5.2 线程的控制63

习题66

第3章 进程同步68

3.1 进程同步的基本概念68

3.1.1 临界资源68

3.1.2 同步机制应遵循的准则70

3.2 信号量机制70

3.2.1 整型信号量机制71

3.2.2 记录型信号量机制76

3.2.3 AND型信号量机制81

3.3 经典同步问题82

3.3.1 生产者-消费者问题82

3.3.2 读者-写者问题84

3.4 管程85

3.4.1 管程的基本概念86

3.4.2 管程的应用87

习题89

第4章 进程调度91

4.1 调度类型和模型91

4.1.1 调度类型91

4.1.2 调度队列模型92

4.2 调度算法94

4.2.1 选择调度方式和算法的若干准则94

4.2.2 调度算法95

4.3 实时系统中的调度101

4.3.1 实现实时调度的基本条件101

4.3.2 常用的几种实时调度算法103

4.4 进程切换105

4.5 Linux进程调度实例106

4.5.1 Linux2.4的进程调度106

4.5.2 Linux2.6的进程调度108

4.6 多处理机调度113

4.6.1 多处理机系统（MPS）的类型113

4.6.2 多处理机系统中的进程分配方式114

4.6.3 进程（线程）调度方式115

习题117

第5章 死锁118

5.1 产生死锁的原因和必要条件118

5.1.1 产生死锁的原因118

5.1.2 产生死锁的必要条件119

5.2 处理死锁的基本方法120

5.2.1 死锁的预防121

5.2.2 死锁的避免122

5.2.3 利用银行家算法避免死锁124

5.2.4 死锁的检测和解除129

习题132

第6章 存储器管理134

6.1 存储器的层次结构134

6.2 程序的装入和链接136

6.2.1 程序的装入136

6.2.2 程序的链接138

6.3 连续分配存储管理方式140

6.3.1 单一连续分配140

6.3.2 固定分区分配141

6.3.3 动态分区分配142

6.3.4 紧凑151

6.4 多道程序环境下的对换152

6.5 基本分页存储管理方式153

6.5.1 分页存储管理的基本方法154

6.5.2 快表158

6.5.3 两级和多级页表161

6.5.4 反置页表165

6.6 分段存储管理165

6.6.1 分段机制的引入165

6.6.2 分段系统的基本原理166

6.6.3 段页式存储管理169

6.7 80X86的常规内存寻址171

6.7.1 内存地址171

6.7.2 硬件中的分段171

6.7.3 Linux中的分段173

6.7.4 硬件中的分页174

6.7.5 Linux的伙伴系统算法176

习题177

第7章 虚拟内存管理180

7.1 虚拟存储器概述180

7.1.1 引入虚拟存储技术的背景180

7.1.2 虚拟存储器的定义180

7.1.3 引入虚拟内存技术是否可行181

7.2 虚拟存储器的实现方式181

7.3 请求分页存储管理方式182

7.3.1 请求分页中的硬件支持183

7.3.2 页面分配185

7.3.3 页面调入策略188

7.4 页面置换算法189

7.4.1 最佳置换算法和先进先出算法、189

7.4.2 最近最久未使用置换算法191

7.4.3 LRU的近似算法193

7.4.4 其他置换算法194

7.4.5 Solaris2的请求分页195

7.4.6 Linux的请求分页195

7.5 请求分页系统的性能分析195

7.5.1 缺页率对有效访问时间的影响196

7.5.2 工作集196

7.5.3 抖动产生的原因和预防方法197

7.6 请求分段存储管理方式198

7.6.1 段表机制198

7.6.2 缺段中断机构198

7.6.3 地址变换机构198

习题199

第8章 文件系统201

8.1 文件201

8.1.1 文件命名201

8.1.2 文件结构202

8.1.3 文件类型203

8.1.4 文件存取203

8.1.5 文件属性204

8.1.6 文件操作204

8.2 目录205

8.2.1 层次目录系统205

8.2.2 路径名208

8.2.3 目录操作208

8.3 文件系统的实现209

8.3.1 实现文件209

8.3.2 实现目录212

8.3.3 磁盘空间管理215

8.4 Linux的文件系统217

8.4.1 虚拟文件系统（VFS）217

8.4.2 Ext2文件系统218

8.5 文件系统的安全性224

8.5.1 安全环境224

8.5.2 Internet蠕虫225

8.5.3 一般的安全性攻击226

8.5.4 病毒227

8.5.5 安全性的设计原则228

8.5.6 用户验证228

8.6 保护机制230

8.6.1 保护域230

8.6.2 存取控制表233

8.6.3 权限234

8.6.4 保护模型235

8.6.5 隐蔽通道237

习题238

第9章 I/O设备管理240

9.1 I/O系统的组成240

9.1.1 I/O系统的结构240

9.1.2 I/O设备的分类241

9.1.3 设备控制器242

9.1.4 I/O通道244

9.2 I/O控制方式244

9.2.1 轮询控制方式245

9.2.2 中断控制方式245

9.2.3 DMA控制方式245

9.2.4 通道控制方式247

9.3 缓冲管理248

9.3.1 缓冲的引入248

9.3.2 单缓冲249

9.3.3 双缓冲250

9.3.4 循环缓冲251

9.3.5 缓冲池252

9.4 设备分配254

9.4.1 设备分配中的数据结构254

9.4.2 设备分配时应考虑的若干因素255

9.4.3 设备独立性257

9.4.4 独占设备的分配程序258

9.4.5 SPOOLing技术259

9.5 I/O软件原理260

9.5.1 设备管理软件的目标260

9.5.2 中断处理程序262

9.5.3 设备驱动程序262

9.5.4 与硬件无关的I/O软件263

9.6 磁盘管理263

9.6.1 磁盘结构264

9.6.2 磁盘调度267

9.6.3 磁盘高速缓存270

9.6.4 提高磁盘I/O速度的其他方法272

习题273

附录275

附录1 Tinix的boot.asm源码及注释275

附录2 Linux2.6.11的进程控制块286

参考文献291

后记293