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第1章 操作系统概论1

1.1 操作系统的作用1

1.1.1 硬件系统和应用程序间的界面1

1.1.2 资源管理者2

1.1.3 推动操作系统发展的因素2

1.2 操作系统的演变3

1.2.1 串行处理系统3

1.2.2 简单批处理系统4

1.2.3 多道程序批处理系统6

1.2.4 分时系统8

1.2.5 实时系统10

1.2.6 网络操作系统11

1.2.7 分布式操作系统11

1.2.8 嵌入式操作系统12

1.3 操作系统的主要成就13

1.3.1 进程13

1.3.2 存储器管理15

1.3.3 信息保护和安全性16

1.3.4 调度和资源管理17

1.3.5 系统结构18

1.4 操作系统举例20

1.4.1 Windows NT20

1.4.2 UNIX System V23

1.5 操作系统的主要研究课题24

小结25

习题25

第2章 进程描述与控制26

2.1 进程状态26

2.1.1 进程产生和终止27

2.1.2 进程状态模型29

2.1.3 进程挂起32

2.2 进程描述36

2.2.1 操作系统控制结构37

2.2.2 进程控制结构37

2.2.3 进程属性38

2.3 进程控制40

2.3.1 执行模式40

2.3.2 进程创建41

2.3.3 进程切换41

2.3.4 上下文切换42

2.3.5 操作系统的运行42

2.3.6 微核44

2.4 线程和SMP44

2.4.1 线程及其管理44

2.4.2 多线程的实现46

2.4.3 进程与线程的关系47

2.4.4 SMP48

2.5 系统举例49

2.5.1 UNIX System V49

2.5.2 Windows NT52

2.5.3 Linux56

小结57

习题58

第3章 并发控制——互斥与同步61

3.1 并发原理62

3.1.1 进程间的相互作用64

3.1.2 进程间的相互竞争65

3.1.3 进程间的相互合作66

3.1.4 互斥的要求67

3.2 互斥——用软件方法实现68

3.2.1 Dekker算法68

3.2.2 Peterson算法72

3.3 互斥——用硬件方法解决73

3.3.1 禁止中断73

3.3.2 使用机器指令73

3.4 信号量75

3.4.1 用信号量解决互斥问题77

3.4.2 用信号量解决生产者／消费者问题78

3.4.3 信号量的实现83

3.4.4 用信号量解决理发店问题84

3.5 管程87

3.5.1 带信号量的管程87

3.5.2 用管程解决生产者／消费者问题89

3.6 消息传递90

3.6.1 消息传递原语90

3.6.2 用消息传递实现同步91

3.6.3 寻址方式91

3.6.4 消息格式92

3.6.5 排队规则93

3.6.6 用消息传递实现互斥93

3.7 读者／写者问题95

3.7.1 读者优先95

3.7.2 写者优先96

3.8 系统举例99

3.8.1 UNIX System V99

3.8.2 Windows NT101

小结102

习题103

第4章 死锁处理105

4.1 死锁问题概述105

4.1.1 可重用资源105

4.1.2 消耗型资源106

4.1.3 产生死锁的条件107

4.2 死锁处理108

4.2.1 死锁预防108

4.2.2 死锁避免109

4.2.3 死锁检测113

4.2.4 死锁恢复113

4.2.5 处理死锁的综合方法114

4.3 哲学家用餐问题114

小结116

习题116

第5章 内存管理118

5.1 概述118

5.1.1 基本概念118

5.1.2 虚拟存储器120

5.1.3 重定位121

5.2 存储管理的基本技术123

5.2.1 分区法123

5.2.2 可重定位分区法124

5.2.3 覆盖技术125

5.2.4 交换技术127

5.3 分页存储管理127

5.3.1 基本概念127

5.3.2 纯分页系统130

5.3.3 请求式分页系统131

5.3.4 硬件支持及缺页处理132

5.3.5 页的共享和保护133

5.4 分段存储管理134

5.4.1 基本概念134

5.4.2 基本原理135

5.4.3 硬件支持和缺段处理135

5.4.4 段的共享和保护136

5.5 段页式存储管理138

5.5.1 基本概念138

5.5.2 地址转换139

5.5.3 管理算法140

5.6 虚拟内存的置换算法140

5.6.1 先进先出页面置换算法141

5.6.2 最佳页面置换算法141

5.6.3 最近最少使用页面置换算法141

5.6.4 第2次机会页面置换算法142

5.6.5 时钟页面置换算法143

5.6.6 其他页面置换算法143

5.7 系统举例144

5.7.1 UNIX系统中的存储管理技术144

5.7.2 Linux系统中的存储管理技术148

5.7.3 Windows NT系统中的存储管理技术149

小结150

习题151

第6章 处理机调度152

6.1 调度类型152

6.1.1 长程调度154

6.1.2 中程调度154

6.1.3 短程调度154

6.2 调度算法154

6.2.1 短程调度标准154

6.2.2 优先权的使用156

6.2.3 调度策略156

6.2.4 性能比较164

6.2.5 模拟模型165

6.2.6 公平分享调度策略166

6.3 多处理机调度167

6.3.1 粒度168

6.3.2 设计要点169

6.3.3 进程调度策略170

6.4 实时调度174

6.4.1 实时操作系统的特性174

6.4.2 实时调度177

6.4.3 期限调度177

6.4.4 比率单调调度180

6.5 响应时间182

6.6 系统举例183

6.6.1 UNIX System V183

6.6.2 Windows NT184

小结186

习题186

第7章 I/O设备管理189

7.1 I/O系统硬件189

7.1.1 I/O设备189

7.1.2 设备控制器190

7.1.3 I/O技术191

7.2 I/O软件的层次结构196

7.2.1 中断处理程序196

7.2.2 设备驱动程序197

7.2.3 与设备无关的I/O软件198

7.2.4 用户空间的I/O软件199

7.2.5 缓冲技术201

7.3 磁盘调度204

7.3.1 调度策略205

7.3.2 磁盘高速缓存208

7.4 系统举例210

7.4.1 UNIX System V210

7.4.2 Windows NT I/O分析212

小结215

习题216

第8章 文件管理218

8.1 文件与文件系统218

8.1.1 文件及其分类218

8.1.2 文件系统及其功能219

8.2 文件的结构及存取方式221

8.2.1 文件的逻辑结构及存取方式221

8.2.2 文件的物理结构及存储设备223

8.3 文件管理228

8.3.1 文件目录结构228

8.3.2 文件目录管理233

8.4 文件存储空间的分配与管理233

8.4.1 文件存储空间的分配234

8.4.2 磁盘空间管理235

8.5 系统举例——Windows NT237

8.5.1 PE可移动执行的文件格式238

8.5.2 PE文件首部239

8.5.3 块表数据结构及辅助信息块242

小结246

习题246

第9章 分布计算247

9.1 客户／服务器计算247

9.1.1 什么是客户／服务器计算247

9.1.2 客户／服务器模式的应用249

9.1.3 中间件251

9.2 分布式消息传递253

9.2.1 分布式消息传递的方法253

9.2.2 消息传递的可靠性254

9.3 远程过程调用254

小结255

习题256

第10章 分布式进程管理257

10.1 进程迁移257

10.1.1 进程迁移的原因257

10.1.2 进程迁移的机制257

10.1.3 一种迁移方案259

10.1.4 进程迁移的协商260

10.1.5 进程驱逐261

10.1.6 抢占及非抢占进程的迁移261

10.2 分布式全局状态262

10.2.1 全局状态及分布式快照262

10.2.2 分布式快照算法263

10.3 分布式进程管理——互斥264

10.3.1 分布式互斥问题265

10.3.2 分布式系统的事件定序——时戳方法266

10.3.3 分布式互斥算法268

10.4 分布式死锁271

10.4.1 资源分配中的死锁272

10.4.2 死锁预防273

10.4.3 死锁避免274

10.4.4 死锁检测274

10.4.5 消息通信中的死锁277

小结279

习题279

第11章 操作系统的安全性281

11.1 安全性概述281

11.1.1 安全性的内涵281

11.1.2 操作系统的安全性282

11.1.3 操作系统的安全性级别284

11.2 安全保护机制285

11.2.1 进程支持285

11.2.2 内存及地址保护286

11.2.3 存取控制288

11.2.4 文件保护292

11.2.5 用户身份鉴别293

11.3 病毒及其防御296

11.3.1 病毒概述296

11.3.2 病毒的防御机制297

11.3.3 特洛伊木马程序及其防御298

11.4 加密技术298

11.4.1 传统加密方法299

11.4.2 公开密钥加密方法300

11.4.3 密钥的管理301

11.5 安全操作系统的设计302

11.5.1 安全模型303

11.5.2 安全操作系统的设计305

11.6 系统举例——Windows 2000的安全性分析308

小结310

习题311

第12章 一个小型操作系统的实现312

12.1 MINIX概述312

12.1.1 MINIX的组成结构312

12.1.2 头文件315

12.2 进程317

12.2.1 进程概述317

12.2.2 进程的具体实现318

12.3 I/O系统324

12.3.1 I/O系统概述324

12.3.2 设备驱动程序的实现325

12.4 内存管理329

12.4.1 内存管理概述329

12.4.2 内在管理的实现332

12.5 文件系统335

12.5.1 文件系统概述335

12.5.2 实现338

小结342

习题342

参考文献344