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第1章 操作系统概论1

1.1 操作系统的概念1

1.1.1 计算机系统1

1.1.2 操作系统的定义2

1.1.3 操作系统的特征3

1.1.4 研究操作系统的观点4

1.1.5 操作系统的功能6

1.2 操作系统的发展9

1.2.1 手工操作9

1.2.2 监控程序（早期批处理）10

1.2.3 多道批处理10

1.2.4 分时系统11

1.2.5 UNIX通用操作系统11

1.2.6 个人计算机操作系统11

1.2.7 Android操作系统12

1.3 操作系统分类12

1.3.1 批处理操作系统13

1.3.2 分时系统16

1.3.3 实时操作系统17

1.3.4 嵌入式操作系统18

1.3.5 个人计算机操作系统18

1.3.6 网络操作系统18

1.3.7 分布式操作系统19

1.3.8 智能卡操作系统20

1.4 操作系统结构21

1.4.1 整体式结构21

1.4.2 层次结构22

1.4.3 微内核（客户机／服务器）结构23

第2章 操作系统运行机制25

2.1 中央处理器（CPU）25

2.1.1 CPU的构成与基本工作方式25

2.1.2 特权指令和非特权指令27

2.1.3 处理器的状态28

2.1.4 程序状态字PSW29

2.2 存储体系29

2.2.1 存储器的层次结构30

2.2.2 存储保护31

2.3 中断与异常机制32

2.3.1 中断与异常的概念32

2.3.2 中断系统33

2.3.3 中断优先级与中断屏蔽37

2.4 系统调用38

2.4.1 系统调用简介38

2.4.2 系统调用的处理过程39

2.5 I/O技术41

2.6 时钟43

第3章 进程线程模型44

3.1 多道程序设计模型44

3.1.1 程序的顺序执行44

3.1.2 多道程序系统中程序执行环境的变化45

3.1.3 程序的并发执行47

3.2 进程模型47

3.2.1 进程的概念47

3.2.2 进程的状态及其状态转换48

3.2.3 进程控制块52

3.2.4 进程控制53

3.3 线程模型59

3.3.1 线程的引入59

3.3.2 线程的基本概念60

3.3.3 线程实现机制61

3.3.4 Pthread线程包64

3.4 进程（线程）调度65

3.4.1 概述66

3.4.2 调度算法设计原则66

3.4.3 进程（线程）调度算法69

第4章 并发与同步76

4.1 进程（线程）间相互作用76

4.2 进程互斥79

4.3 信号量（Semaphore）83

4.4 经典的进程同步问题84

4.5 管程91

4.6 进程通信96

4.6.1 共享内存97

4.6.2 消息机制97

第5章 内存管理101

5.1 基本概念101

5.1.1 存储体系101

5.1.2 存储管理的任务102

5.1.3 地址转换104

5.2 分区存储管理方案106

5.2.1 固定分区106

5.2.2 可变分区107

5.2.3 分区管理方案的优缺点113

5.3 覆盖技术与交换技术114

5.3.1 覆盖技术114

5.3.2 交换技术115

5.4 页式存储管理方案116

5.4.1 基本思想117

5.4.2 存储空间的分配与回收117

5.4.3 地址转换与快表118

5.5 虚拟存储技术与虚拟页式存储管理方案的实现121

5.5.1 虚拟存储技术122

5.5.2 虚拟页式存储管理122

5.5.3 段式与段页式存储管理方案131

第6章 文件管理133

6.1 概述133

6.1.1 文件和文件系统134

6.1.2 文件分类135

6.1.3 文件系统的功能136

6.2 文件的结构137

6.2.1 文件的逻辑结构137

6.2.2 文件的物理结构138

6.2.3 文件的存储介质144

6.2.4 文件的存取方式148

6.3 文件目录149

6.3.1 文件目录的组成149

6.3.2 文件目录结构150

6.3.3 树形目录152

6.3.4 路径名153

6.3.5 目录操作155

6.4 文件系统的实现156

6.4.1 存储空间的分配与回收156

6.4.2 实现文件系统的表目160

6.4.3 记录的成组与分解161

6.4.4 文件的操作163

6.5 文件的保护和安全165

6.5.1 文件的共享165

6.5.2 文件的保护167

6.5.3 文件的存取权限168

6.5.4 文件的保密170

6.6 文件系统的性能171

6.7 Windows的FAT文件系统和UNIX文件系统174

6.7.1 Windows的FAT文件系统175

6.7.2 UNIX文件系统177

第7章 I/O设备管理179

7.1 设备与设备分类179

7.1.1 设备管理的重要性179

7.1.2 设备管理的任务180

7.1.3 设备的分类180

7.2 I/O硬件组成181

7.2.1 计算机I/O系统的结构181

7.2.2 I/O设备数据传送控制方式183

7.3 I/O软件的特点及结构187

7.3.1 设备驱动程序187

7.3.2 与设备无关的系统软件189

7.3.3 用户空间的I/O软件190

7.4 典型的I/O技术192

7.4.1 缓冲技术192

7.4.2 设备分配技术194

7.5 I/O性能问题及解决方案小结196

第8章 死锁198

8.1 死锁基本概念198

8.1.1 死锁的概念198

8.1.2 死锁产生的原因202

8.1.3 产生死锁的必要条件203

8.1.4 解决死锁的方法204

8.2 死锁预防204

8.2.1 破坏“互斥条件”205

8.2.2 破坏“不可剥夺”条件205

8.2.3 破坏“请求和保持”条件205

8.2.4 破坏“循环等待”条件206

8.3 死锁避免208

8.3.1 安全与不安全状态208

8.3.2 银行家算法209

8.4 死锁检测与解除212

8.4.1 死锁检测212

8.4.2 死锁解除213

8.5 资源分配图215

8.5.1 死锁的表示——资源分配图215

8.5.2 死锁判定法则216

8.5.3 资源分配图化简法217

附录1 全国计算机等级考试四级操作系统原理考试大纲（2018年版）219

附录2 全国计算机等级考试四级操作系统原理样卷及参考答案222

参考文献228