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目录1

第1章　操作系统概论1

1.1　操作系统的形成与发展1

1.1.1　手工操作（操作系统的史前时代）1

1.1.2　监控程序（操作系统的萌芽）1

1.1.3　多道批处理操作系统（现代意义上的操作系统）2

1.1.4　分时操作系统4

1.1.5　实时操作系统4

1.1.6　个人操作系统（贴近大众的操作系统）4

1.1.7　网络操作系统5

1.1.8　分布式操作系统6

1.1.9　嵌入式操作系统6

1.2　操作系统的基本概念7

1.2.1　定义7

1.2.2　操作系统在计算机系统中的地位7

1.2.3　操作系统的功能8

1.2.4　现代操作系统的发展9

1.3　操作系统的特性11

1.3.1　操作系统的主要性能指标11

1.3.2　操作系统的特性11

1.4　几种流行的操作系统12

1.4.1 UNIX12

1.4.2　Linux16

1.4.3　DOS和Windows21

1.5　关键术语22

1.6　本章附件：GNU通用公共许可证GPL（the GNU General Public License）22

习题122

第2章　作业管理23

2.1　基本概念23

2.1.1　作业、作业步和作业流23

2.1.2　作业类别24

2.1.3　作业管理功能24

2.1.4　作业的状态及其转换25

2.2.1　操作系统接口26

2.2　用户与操作系统的接口26

2.2.2　程序接口（系统调用）27

2.2.3　Linux操作系统中的系统调用28

2.3　批量型作业的管理与调度29

2.3.1　批量型作业的组织结构29

2.3.2　作业控制语言30

2.3.3　作业的输入与输出31

2.3.4　作业调度32

2.4.1　交互型作业的特点36

2.4　交互型作业的管理36

2.4.2　Linux系统中的联机命令37

2.4.3　X Windows37

习题239

第3章　进程41

3.1　并发进程41

3.1.1　程序的顺序执行及其特点41

3.1.2　程序的并发执行及其特点42

3.2.1　进程的引入46

3.2　进程的描述46

3.2.2　进程控制块47

3.2.3　Linux的进程控制块49

3.3　进程的状态及其转换52

3.3.1　进程的不同状态52

3.3.2　状态转换模型52

3.3.3　Linux的进程状态54

3.4　进程的控制54

3.4.1　原语操作55

3.4.2　Linux中的进程控制59

3.5　线程63

3.5.1　线程的引入63

3.5.2　线程的概念64

3.5.3　引入线程的优点64

3.5.4　线程和进程的关系65

3.5.5　线程的状态及其转换65

3.5.6　用户级线程和内核级线程66

3.6　关键术语68

习题369

第4章　并发性：互斥、同步和死锁71

4.1　进程间的相互作用71

4.1.1　互斥72

4.1.2　临界资源和临界区72

4.1.3　互斥的解决方案73

4.1.4　信号量和PV操作73

4.1.5　用P、V操作实现互斥74

4.1.6　同步75

4.1.7　用信号量实现进程同步76

4.1.8　经典的进程同步和互斥问题76

4.2　管程80

4.2.1　管程的引出80

4.2.2　　管程的概念80

4.2.3　用管程实现同步81

4.3.1　死锁的形成83

4.3　死锁及饿死83

4.3.2　死锁的必要条件84

4.3.3　死锁的预防85

4.3.4　死锁的避免85

4.3.5　死锁的检测90

4.3.6　饿死的问题91

4.4　关键术语91

习题491

5.1　概念93

第5章　进程间通信93

5.2　信号94

5.2.1　信号的类型94

5.2.2　信号的产生与发送94

5.2.3　信号的处理95

5.2.4　信号的屏蔽95

5.2.5　相关的系统调用95

5.3.3　无名管道96

5.3.2　管道实现原理96

5.3.1　管道工作原理96

5.3　管道96

5.3.4　命名管道99

5.4　System V通信机制101

5.4.1　消息队列102

5.4.2　信号量107

5.4.3　共享内存113

习题5118

第6章　处理机调度119

6.1　概念119

6.1.1　进程调度的概念119

6.1.2　进程调度的功能120

6.1.3　引起进程调度的原因120

6.1.4　选择进程调度算法的因素120

6.1.5　进程调度的性能评价121

6.2.3　短程调度122

6.2.2　中程调度122

6.2.1　长程调度122

6.2　处理机调度的类型122

6.3　进程调度算法123

6.3.1　先来先服务调度算法123

6.3.2　优先级调度算法123

6.3.3　时间片轮转调度算法124

6.3.4　最短进程优先调度算法125

6.3.5　多级反馈队列调度算法125

6.4.1　多机系统简介126

6.4　多处理机调度126

6.4.2　多处理机操作系统的分类129

6.4.3　多处理机调度131

6.5　Linux的进程调度134

6.5.1　Linux进程调度的时机134

6.5.2　进程的权值134

6.5.3　进程调度的实现135

6.5.4　进程调度的策略135

习题6136

7.2　存储器的物理组织138

7.1　主存储器在计算机系统中的地位138

第7章　存储管理138

7.3　存储管理的研究内容139

7.4　存储组织、管理及策略139

7.5　用户程序的主要处理阶段140

7.6　地址重定位140

7.7　分区存储管理142

7.7.1　单一分区142

7.7.2　固定分区142

7.7.3　可变分区143

7.7.4　空闲区的分配和回收144

7.7.5　分区的保护146

7.8　简单页式存储管理146

7.8.1　解决的思路146

7.8.2　分页的方法147

7.8.3　页式存储组织的实现147

7.9　简单分段式存储管理149

7.10　覆盖技术151

7.12　虚拟存储管理技术和局部性原理152

7.11　交换技术152

7.13　虚拟页式存储管理技术153

7.14　虚拟分段式存储管理技术156

7.15　段页式存储管理技术156

7.16　关键术语157

7.17　本章附件：网络化虚拟存储技术157

习题7158

8.2　Linux的内存管理实现机构161

第8章　Linux的内存管理161

8.1　概述161

8.3　Linux的分页162

8.4　Linux的地址映射机制163

8.5　Linux的存储管理163

8.6　交换机制165

8.7　本章附件：i386的虚拟地址——内存物理地址转换机制165

9.1.1　外设的分类166

9.1　概述166

第9章　设备管理166

9.1.2　设备管理的目标和功能167

9.2　Linux的设备管理方式167

9.3　I/O控制方式168

9.3.1　设备控制器168

9.3.2　循环测试I/O方式（程序直接控制方式）169

9.3.3　中断技术及Linux的中断管理169

9.3.4　直接存储器存储172

9.3.5　通道方式173

9.4　缓冲技术173

9.5　设备分配174

9.5.1　设备分配用数据结构174

9.5.2　设备分配策略174

9.6　Linux设备管理176

9.7　Linux设备驱动程序的框架179

9.7.1　Linux的块设备驱动程序180

9.7.2　Linux的字符设备驱动程序181

9.8　本章附件：磁盘阵列182

习题9187

第10章　文件系统188

10.1　概述188

10.2　文件系统的引入188

10.3　文件系统的有关概念189

10.4　文件的逻辑结构与存取方法190

10.5　文件的物理结构与存储设备的特点191

10.6　文件存储空间管理194

10.7　目录管理196

10.7.1　文件目录的概念196

10.7.2　文件目录结构197

10.7.3　文件访问的实现198

10.7.4　文件的连接199

10.8　文件的保护和保密200

10.8.1　文件的共享200

10.8.2　文件的保护和保密200

10.9　文件的使用201

习题10202

第11章　LinUx文件系统的实现204

11.1　概述204

11.1.1　Linux文件系统的特点204

11.1.2　Linux支持多种文件系统204

11.1.3　Linux文件系统的结构205

11.1.4　文件系统的注册205

11.1.5　树形目录结构206

11.1.6　文件系统的安装、卸载206

11.2　ext2文件系统208

11.2.1　ext2的磁盘布局208

11.2.2　ext2的索引节点211

11.2.3　ext2目录213

11.2.4　文件查找214

11.3　虚拟文件系统215

11.3.1　VFS的超级块215

11.3.2　VFS的索引节点217

习题11219

第12章　网络221

12.1　概述221

12.2　网络协议简介221

12.3　Linux网络的分层结构222

12.4　Linux的套接字及其缓冲区223

12.4.1　套接字在网络中的地位223

12.4.4　数据结构224

12.4.3　Linux套接字的层次224

12.4.2　套接字的作用224

12.5　Linux网络协议225

12.5.1　建立连接225

12.5.2　撤销连接225

12.5.3　数据发送225

12.6　Linux的网络设备接口226

12.6.1　结构226

12.6.2　设备注册227

12.7　本章附件：一些重要的数据结构228

第13章　分布式处理、客户机／服务器和集群229

13.1　概述229

13.2　分布式操作系统229

13.3　客户机／服务器计算229

13.3.1　分布式环境的客户机／服务器模式230

13.3.2　三（多）层浏览器／服务器结构232

13.3.3　中间件233

13.4　分布式进程通信233

13.4.1　分布式消息传递233

13.4.2　远过程调用234

13.5　进程迁移235

13.5.1　概念235

13.5.2　机制236

13.6　分布式环境下的互斥及死锁236

13.6.1　概念236

13.6.2　逻辑钟237

13.6.4　死锁238

13.6.3　互斥算法238

13.7　集群239

13.7.1　概念239

13.7.2　集群技术的分类239

13.7.3　Beowulf和Linux集群240

13.7.4　参考站点241

第14章　上机实验242

实验1　Linux操作入门242

实验2　Linux文件与目录的基本使用244

实验3　vi编辑器的使用和Linux下的编程248

实验4　几个常用命令、重定向和管道254

实验5　Linux的进程管理261

实验6　Linux文件系统267

实验7　文件系统的结构270

实验8　文件的权限管理283

实验9　用户与用户管理289

实验10　RedHat Linux的安装和删除——以RedHat Linux9为例295

附录A　参考书籍及参考网站314