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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57

3.3.1 线程的引入57

3.3.2 线程的基本概念58

3.3.3 线程实现机制59

3.3.4 Pthread线程包62

3.4 进程（线程）调度63

3.4.1 概述64

3.4.2 调度算法设计原则64

3.4.3 进程（线程）调度算法67

第4章 并发与同步73

4.1 进程（线程）间相互作用73

4.2 进程互斥76

4.3 信号量（Semaphore）80

4.4 经典的进程同步问题81

4.5 管程88

4.6 进程通信93

4.6.1 共享内存94

4.6.2 消息机制94

第5章 内存管理98

5.1 基本概念98

5.1.1 存储体系98

5.1.2 存储管理的任务99

5.1.3 地址转换101

5.1.4 内存管理方案简介103

5.2 分区存储管理方案104

5.2.1 固定分区104

5.2.2 可变分区105

5.2.3 分区管理方案的优缺点111

5.3 覆盖技术与交换技术111

5.3.1 覆盖技术112

5.3.2 交换技术113

5.4 页式存储管理方案114

5.4.1 基本思想114

5.4.2 存储空间的分配与回收115

5.4.3 地址转换与快表115

5.5 虚拟存储技术与虚拟页式存储管理方案的实现119

5.5.1 虚拟存储技术119

5.5.2 虚拟页式存储管理120

5.5.3 段式与段页式存储管理方案128

第6章 文件管理130

6.1 概述130

6.1.1 文件和文件系统131

6.1.2 文件分类132

6.1.3 文件系统的功能133

6.2 文件的结构134

6.2.1 文件的逻辑结构134

6.2.2 文件的物理结构135

6.2.3 文件的存储介质140

6.2.4 文件的存取方式143

6.3 文件目录144

6.3.1 文件目录的组成144

6.3.2 文件目录结构146

6.3.3 树形目录148

6.3.4 路径名150

6.3.5 目录操作151

6.4 文件系统的实现151

6.4.1 存储空间的分配与回收152

6.4.2 实现文件系统的表目155

6.4.3 记录的成组与分解157

6.4.4 文件的操作159

6.5 文件的保护和安全161

6.5.1 文件的共享161

6.5.2 文件的保护162

6.5.3 文件的存取权限163

6.5.4 文件的保密166

6.6 文件系统的性能166

6.7 Windows的FAT文件系统和UNIX文件系统170

6.7.1 Windows的FAT文件系统171

6.7.2 UNIX文件系统172

第7章 I/O设备管理174

7.1 设备与设备分类174

7.1.1 设备管理的重要性174

7.1.2 设备管理的任务175

7.1.3 设备的分类175

7.2 I/O硬件组成176

7.2.1 计算机I/O系统的结构176

7.2.2 I/O设备数据传送控制方式178

7.3 I/O软件的特点及结构182

7.3.1 设备驱动程序182

7.3.2 与设备无关的系统软件184

7.3.3 用户空间的I/O软件185

7.4 典型的I/O技术187

7.4.1 缓冲技术187

7.4.2 设备分配技术189

7.5 I/O性能问题及解决方案小结191

第8章 死锁193

8.1 死锁基本概念193

8.1.1 死锁的概念193

8.1.2 死锁产生的原因197

8.1.3 产生死锁的必要条件198

8.1.4 解决死锁的方法199

8.2 死锁预防199

8.2.1 破坏“互斥条件”200

8.2.2 破坏“不可剥夺”条件200

8.2.3 破坏“请求和保持”条件200

8.2.4 破坏“循环等待”条件201

8.3 死锁避免203

8.3.1 安全与不安全状态203

8.3.2 银行家算法204

8.4 死锁检测与解除207

8.4.1 死锁检测207

8.4.2 死锁解除208

8.5 资源分配图210

8.5.1 死锁的表示——资源分配图210

8.5.2 死锁判定法则211

8.5.3 资源分配图化简法212

附录1 全国计算机等级考试四级操作系统原理考试大纲（2013年版）214

附录2 全国计算机等级考试四级操作系统原理样题及参考答案217

参考文献220