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第1章 操作系统引论1

1.1 操作系统的概念1

1.1.1 计算机系统简介2

1.1.2 计算机系统的层次结构3

1.1.3 程序的执行4

1.1.4 计算机的使用4

1.1.5 操作系统的定义5

1.1.6 操作系统的设计目标6

1.2 操作系统的发展7

1.2.1 推动操作系统发展的因素7

1.2.2 手工操作阶段8

1.2.3 单道批处理系统10

1.2.4 多道批处理系统13

1.2.5 分时系统15

1.2.6 实时系统18

1.2.7 通用操作系统21

1.2.8 PC操作系统21

1.2.9 网络操作系统23

1.2.1 0分布式操作系统24

1.3 操作系统的功能25

1.3.1 处理机管理26

1.3.2 存储器管理26

1.3.3 设备管理27

1.3.4 文件管理28

1.3.5 用户接口28

1.4 操作系统的类型29

1.4.1 按任务数分类30

1.4.2 按用户数分类30

1.4.3 按使用环境及对作业的处理方式分类30

1.4.4 按应用领域分类31

1.4.5 按源码开放程度分类32

1.5 操作系统的特征32

1.5.1 并发性32

1.5.2 共享性34

1.5.3 虚拟性35

1.5.4 异步性35

1.6 学习操作系统的目的36

1.7 本章小结37

1.8 习题38

第2章 操作系统的运行环境与用户接口39

2.1 操作系统运行的硬件环境39

2.1.1 与操作系统相关的硬件结构39

2.1.2 存储介质41

2.1.3 指令的执行过程42

2.2 硬件为操作系统提供的支持42

2.3 操作系统与其他软件之间的关系43

2.4 操作系统的用户接口44

2.4.1 用户接口简介44

2.4.2 作业的基本概念47

2.4.3 一般用户作业的输入／输出方式51

2.5 本章小结53

2.6 习题54

第3章 进程管理55

3.1 进程的概念55

3.1.1 进程的引入55

3.1.2 进程的定义60

3.2 进程的状态及转换61

3.2.1 进程的基本状态61

3.2.2 进程的状态转换62

3.3 进程的描述与组织62

3.3.1 进程的描述63

3.3.2 进程的组织64

3.4 进程控制65

3.4.1 进程控制的概念65

3.4.2 创建原语66

3.4.3 撤销进程67

3.4.4 阻塞原语69

3.4.5 进程的唤醒70

3.5 进程的同步与互斥70

3.5.1 并发进程之间的基本关系70

3.5.2 临界区72

3.5.3 两个进程互斥的解决方案77

3.5.4 锁机制79

3.5.5 信号量机制81

3.5.6 用信号量实现进程互斥82

3.5.7 用信号量实现进程同步83

3.5.8 经典的进程同步互斥问题84

3.5.9 进程同步互斥问题实例89

3.6 线程93

3.6.1 线程概述93

3.6.2 多线程的实现96

3.6.3 多线程模型99

3.7 进程通信101

3.7.1 进程通信的基本概念101

3.7.2 消息传递通信方式103

3.7.3 无名管道通信方式104

3.8 本章小结105

3.9 习题105

第4章 处理机调度与死锁107

4.1 处理机调度的层次107

4.2 作业调度109

4.2.1 作业调度的任务和功能110

4.2.2 作业调度的目标和性能衡量标准110

4.2.3 作业调度算法112

4.3 进程调度116

4.3.1 进程调度的任务和功能116

4.3.2 进程调度方式116

4.3.3 进程调度的时机117

4.3.4 进程调度算法117

4.4 死锁119

4.4.1 问题的提出119

4.4.2 死锁的概念121

4.4.3 死锁的预防123

4.4.4 死锁的避免124

4.4.5 死锁的检测与恢复130

4.5 本章小结133

4.6 习题133

第5章 存储器管理135

5.1 存储器管理引言135

5.1.1 基本概念136

5.1.2 存储器管理的功能137

5.2 单一连续区存储管理142

5.3 固定式分区存储管理143

5.3.1 基本原理143

5.3.2 内存分配方法144

5.4 动态分区存储管理145

5.4.1 基本思想146

5.4.2 数据结构146

5.4.3 动态分区分配算法147

5.4.4 内存的回收149

5.4.5 动态分区分配的其他问题151

5.5 页式存储管理151

5.5.1 基本原理152

5.5.2 存储空间的分配与回收153

5.5.3 地址变换155

5.5.4 信息共享与保护157

5.5.5 二级页表及多级页表158

5.6 请求页式存储管理159

5.6.1 请求页式要解决的问题159

5.6.2 请求页式的地址变换机构160

5.6.3 请求页式的缺页中断机构161

5.6.4 页面置换算法162

5.6.5 Belady现象165

5.6.6 请求页式存储管理的性能分析166

5.7 段式存储管理167

5.7.1 基本原理167

5.7.2 存储空间的分配与回收168

5.7.3 段式地址变换168

5.7.4 页式存储和段式存储管理的区别169

5.8 段页式存储管理169

5.9 本章小结170

5.10 习题171

第6章 设备管理173

6.1 设备管理的基本概念173

6.1.1 I/O设备简介173

6.1.2 I/O设备的分类174

6.1.3 I/O系统的构成175

6.1.4 I/O设备管理的目标176

6.1.5 设备管理的任务和功能177

6.2 设备工作的I/O控制方式178

6.2.1 程序直接控制方式178

6.2.2 中断方式179

6.2.3 DMA方式181

6.2.4 通道方式183

6.3 I/O请求处理186

6.3.1 I/O请求处理步骤186

6.3.2 中断技术187

6.3.3 设备驱动程序189

6.4 设备分配189

6.4.1 设备分配所用的数据结构189

6.4.2 设备分配原则和方式192

6.4.3 设备分配程序193

6.4.4 设备分配策略194

6.5 缓冲技术194

6.5.1 缓冲技术概述194

6.5.2 单缓冲195

6.5.3 双缓冲196

6.5.4 多缓冲196

6.5.5 缓冲池197

6.6 本章小结197

6.7 习题197

第7章 文件管理199

7.1 文件系统的基本概念199

7.1.1 文件的定义199

7.1.2 文件的分类201

7.1.3 文件系统的定义202

7.1.4 文件系统的功能和任务202

7.2 文件的逻辑结构及存取方式203

7.2.1 文件的逻辑结构203

7.2.2 文件的存取方式205

7.3 文件的物理结构207

7.4 文件存储空间的管理212

7.5 文件的目录结构216

7.5.1 文件目录项216

7.5.2 文件目录结构217

7.6 文件的共享与保护219

7.6.1 文件共享220

7.6.2 文件保护221

7.7 磁盘的组织与管理223

7.7.1 磁盘的结构223

7.7.2 磁盘访问时间223

7.7.3 磁盘调度算法224

7.8 本章小结226

7.9 习题226

第8章 多核系统229

8.1 预备知识229

8.2 多核系统结构230

8.2.1 多核系统的基本概念及分类230

8.2.2 CMP多核系统的结构231

8.2.3 多核系统的特点233

8.3 多核的内存管理233

8.3.1 均匀内存访问233

8.3.2 非均匀内存访问234

8.3.3 全缓存内存访问234

8.4 多核系统的进程同步234

8.4.1 多核环境下进程管理的变化234

8.4.2 多核环境下的进程同步机制235

8.5 多核系统的进程调度236

8.5.1 多核环境的进程模型237

8.5.2 多核环境的内核模型237

8.5.3 多核环境的进程调度策略238

8.6 本章小结238

8.7 习题239

参考文献240