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第1章 操作系统概述1

1.1操作系统的基本概念1

1.2操作系统的基本功能2

1.2.1处理机管理2

1.2.2存储管理2

1.2.3文件系统3

1.2.4设备管理4

1.2.5用户接口4

1.3操作系统的发展5

1.3.1手工阶段5

1.3.2早期批处理5

1.3.3多道程序系统6

1.3.4分时系统6

1.3.5实时系统7

1.3.6通用操作系统7

1.3.7多种操作系统并存7

1.4操作系统的类型8

1.4.1批处理操作系统8

1.4.2分时操作系统8

1.4.3实时操作系统9

1.4.4通用操作系统9

1.4.5个人计算机操作系统9

1.4.6嵌入式操作系统9

1.4.7网络操作系统10

1.4.8并行操作系统10

1.4.9分布式操作系统10

1.4.10多媒体操作系统11

1.5操作系统的基本特征11

1.5.1并发性11

1.5.2共享性12

1.5.3虚拟性12

1.5.4不确定性12

1.6操作系统的组成结构12

1.6.1无结构的操作系统13

1.6.2模块化结构的操作系统13

1.6.3分层结构的操作系统13

1.6.4微内核结构的操作系统14

1.7研究操作系统的几种观点14

1.7.1资源管理的观点15

1.7.2用户界面的观点15

1.7.3进程管理的观点15

1.8典型操作系统简介16

1.8.1 Windows系列操作系统16

1.8.2 UNIX操作系统16

1.8.3 Linux操作系统18

1.9本章小结21

习题21

第2章 用户接口23

2.1作业23

2.1.1作业的概念23

2.1.2作业控制块25

2.1.3作业的状态及其转换25

2.1.4作业的输入输出方式26

2.2命令接口27

2.2.1联机用户接口27

2.2.2脱机用户接口29

2.3编程接口29

2.3.1系统调用的类型29

2.3.2系统调用的实现30

2.4图形接口31

2.4.1窗口31

2.4.2图标32

2.4.3菜单32

2.4.4对话框32

2.5 Linux的用户接口33

2.5.1 Linux命令接口33

2.5.2 Linux编程接口36

2.5.3 Linux的图形接口37

2.6本章小结39

习题39

第3章 进程管理41

3.1进程的基本概念41

3.1.1程序的顺序与并发执行41

3.1.2进程的定义及特征44

3.2进程的描述46

3.2.1进程的组成46

3.2.2进程控制块46

3.2.3进程上下文与进程上下文切换48

3.2.4进程空间50

3.3进程的状态及其转换51

3.4进程控制53

3.4.1原语53

3.4.2进程的创建与撤销53

3.4.3进程的阻塞与唤醒55

3.4.4进程的挂起与激活57

3.5线程58

3.5.1线程的基本概念及分类58

3.5.2线程的状态及转换59

3.5.3线程的应用60

3.6 Linux的进程模型61

3.6.1 Linux的进程控制块61

3.6.2 Linux进程的创建和撤销62

3.6.3 Linux进程的状态及其转换63

3.7 Linux系统的线程机制64

3.8本章小结64

习题65

第4章 处理机管理67

4.1分级调度67

4.1.1作业调度68

4.1.2交换调度68

4.1.3进程调度68

4.1.4线程调度68

4.2作业调度和进程调度69

4.2.1作业调度69

4.2.2进程调度70

4.3调度算法72

4.3.1先来先服务调度算法72

4.3.2优先级调度算法72

4.3.3轮转调度算法73

4.3.4分级轮转调度算法75

4.3.5分级反馈轮转调度算法76

4.3.6最短作业优先调度算法77

4.3.7响应比高者优先调度算法78

4.4选择调度方式和评价调度算法的若干准则79

4.5实时调度算法82

4.5.1实时系统的特点82

4.5.2实现实时调度的基本条件83

4.5.3实时调度算法的分类83

4.5.4常用的几种实时调度算法85

4.6 Linux的进程调度86

4.6.1调度的时机87

4.6.2进程调度算法87

4.7本章小结89

习题89

第5章 存储管理92

5.1存储管理的功能92

5.1.1内存的分配与回收92

5.1.2地址转换93

5.1.3内存信息的共享与保护94

5.1.4内存的扩充94

5.2覆盖和交换技术95

5.2.1覆盖技术95

5.2.2交换技术96

5.3分区存储管理96

5.3.1单分区存储管理97

5.3.2多分区存储管理98

5.3.3分区存储管理的评价105

5.4页式存储管理105

5.4.1页式存储管理的基本原理106

5.4.2静态页式存储管理107

5.4.3动态页式存储管理109

5.4.4页式存储管理的优缺点116

5.5段式和段页式存储管理117

5.5.1段式存储管理117

5.5.2段页式存储管理120

5.6 Linux的存储管理121

5.6.1物理内存的管理122

5.6.2进程空间的管理124

5.6.3 Linux虚存的保护126

5.7本章小结126

习题127

第6章 文件管理130

6.1文件和文件系统130

6.1.1文件130

6.1.2文件的分类131

6.1.3文件系统131

6.2文件的逻辑组织132

6.2.1流式文件132

6.2.2记录式文件132

6.2.3存取方法134

6.3文件的物理组织135

6.3.1磁带文件的组织135

6.3.2磁盘文件的组织136

6.3.3记录的成组与分解141

6.4文件目录143

6.4.1一级目录结构（单级目录结构）143

6.4.2二级目录结构143

6.4.3树形目录结构144

6.4.4文件目录管理145

6.5磁盘存储空间的管理146

6.5.1位示图146

6.5.2空闲块表146

6.5.3空闲块链147

6.6磁盘容错技术148

6.6.1第一级容错技术148

6.6.2第二级容错技术149

6.6.3廉价磁盘冗余阵列150

6.6.4后备系统151

6.7文件的使用153

6.7.1文件的操作153

6.7.2文件的使用154

6.8文件的共享、保护和保密155

6.8.1文件的共享155

6.8.2文件的保护157

6.8.3文件的保密158

6.9文件的层次模型158

6.10 Linux的文件管理160

6.10.1虚拟文件系统（VFS）160

6.10.2 EXT2文件系统164

6.11本章小结166

习题167

第7章 设备管理170

7.1设备管理概述170

7.1.1设备的类别170

7.1.2设备管理的功能和任务171

7.1.3数据传送控制方式172

7.2磁盘的驱动调度173

7.2.1磁盘的结构174

7.2.2磁盘的驱动调度175

7.3中断技术179

7.3.1中断及其基本概念180

7.3.2中断处理过程180

7.3.3中断优先级与多重中断181

7.4通道技术182

7.4.1通道的引入182

7.4.2通道类型183

7.4.3通道指令和通道程序185

7.4.4通道的工作过程186

7.5缓冲技术187

7.5.1缓冲的引入187

7.5.2缓冲的种类188

7.5.3缓冲池的管理188

7.6设备分配190

7.6.1设备的独立性190

7.6.2设备分配的原则191

7.6.3设备分配策略191

7.6.4设备分配所使用的数据结构和分配算法191

7.7虚拟设备193

7.7.1虚拟设备的引入194

7.7.2虚拟设备的实现194

7.8IO进程控制197

7.8.1 IO控制197

7.8.2 IO控制的功能197

7.8.3 IO控制的实现198

7.9设备驱动程序198

7.9.1设备驱动程序的功能和特点199

7.9.2设备驱动程序的处理过程199

7.9.3设备驱动程序的管理200

7.10 Linux的设备管理200

7.10.1设备文件的概念201

7.10.2相关数据结构201

7.10.3中断和异常202

7.10.4 Linux的设备驱动程序203

7.11本章小结204

习题205

第8章 进程的互斥、同步、通信和死锁207

8.1进程互斥207

8.1.1临界区与进程互斥207

8.1.2互斥的加锁实现209

8.1.3信号量和P、V原语210

8.1.4利用P、V原语实现进程互斥212

8.2进程同步213

8.2.1进程同步的概念213

8.2.2进程同步的实现——消息发送214

8.2.3进程同步的实现——P、V原语和信号量215

8.2.4进程同步的实现——管程215

8.3经典的进程同步互斥问题217

8.3.1生产者和消费者问题217

8.3.2哲学家进餐问题219

8.3.3读者和写者问题222

8.3.4理发师睡觉问题224

8.4进程通信226

8.4.1进程通信的类型226

8.4.2消息传递通信227

8.5死锁229

8.5.1死锁的基本概念230

8.5.2死锁的解决方案和方法231

8.5.3死锁的预防232

8.5.4死锁避免的方案——银行家算法234

8.5.5死锁检测与恢复237

8.6 Linux中的线程同步244

8.7 Linux中的进程通信机制245

8.7.1管道245

8.7.2 System V的IPC通信机制246

8.8本章小结249

习题249

第9章 其他几种操作系统简介252

9.1安全与安全操作系统252

9.1.1安全252

9.1.2安全操作系统257

9.2并行计算机操作系统264

9.2.1并行计算机系统264

9.2.2多处理器操作系统265

9.3集群系统268

9.4分布式操作系统269

9.4.1分布式操作系统的特点269

9.4.2分布式操作系统的构成270

9.4.3分布式操作系统的通信270

9.4.4分布式操作系统的资源管理272

9.4.5分布式进程管理273

9.4.6分布式进程的同步、互斥与死锁273

9.4.7分布式文件系统274

9.5网络操作系统274

9.5.1计算机网络简介274

9.5.2计算机网络体系结构与协议275

9.5.3网络操作系统的发展及分类276

9.5.4网络操作系统的功能277

9.5.5网络操作系统提供的服务279

9.6多媒体操作系统279

9.6.1多媒体引入280

9.6.2多媒体文件及视频压缩280

9.6.3多媒体处理调度282

9.6.4多媒体文件系统283

9.6.5文件在磁盘上的放置287

9.6.6缓存293

9.6.7多媒体磁盘调度294

9.7本章小结297

习题298

第10章 操作系统实验301

10.1编程接口实验301

10.2进程管理（创建、执行和终止）实验302

10.3作业（进程）调度实验303

10.4动态页式存储管理实验306

10.5文件系统实验308

10.6进程管理（同步、互斥和通信）实验313

参考文献316