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目录1

第一篇　操作系统的基本原理1

第1章　操作系统概论1

1.1　操作系统的组成和设计目标1

1.2　操作系统的形成与发展2

1.2.1　顺序处理（手工操作）阶段2

1.2.2　简单的批处理系统（Simple Batch System）3

1.2.3　多道成批处理系统（Multiprogrammed Batch System）5

1.2.4　分时系统（Time-Sharing System）8

1.2.5　实时系统（Real-Time System）10

1.2.6　嵌入式系统（Embedded System）11

1.3　操作系统的功能和特性12

1.4　操作系统的进一步发展14

1.5　操作系统的设计规范16

1.6　小结17

习题18

第2章　进程管理19

2.1　进程的引入及其概念19

2.2　进程的描述22

2.3　进程的控制25

2.4　进程调度27

2.5　线程的引入29

2.6　进程之间的低级通信31

2.6.1　进程之间的互斥32

2.6.2　进程之间的同步34

2.6.3　信号量和P,V操作35

2.6.4　管程39

2.7　进程之间的高级通信42

2.8.1　死锁的定义和死锁产生的必要条件45

2.8　死锁45

2.8.2　解决死锁的方法46

2.9　小结54

习题55

第3章　作业管理58

3.1 引言58

3.2　作业输入59

3.3 作业调度60

3.3.1　作业的状态及其转换60

3.3.2　作业调度的任务61

3.4 作业控制63

3.5 系统调用64

3.6　小结67

习题67

第4章　存储器管理69

4.1 引言69

4.1.1　存储器管理功能69

4.1.2　存储器管理中涉及的几个概念69

4.2　单用户单道程序的存储器分配71

4.3.1 固定式分区（Fixed Pa rtition）72

4.3　多用户多道程序的存储器分配——分区分配72

4.3.2 可变式分区（Dynamic Partition）73

4.4　覆盖与交换技术77

4.5　页式存储器管理79

4.5.1　页式管理的实现原理79

4.5.2　页式动态地址变换80

4.5.3　快表和联想存储器81

4.5.4　页式管理的主存分配与回收83

4.6　段式存储器管理84

4.7.1　页式虚拟存储器管理87

4.7　虚拟存储器87

4.7.2　页式管理设计中应考虑的问题92

4.7.3　段式虚拟存储器管理96

4.7.4　段页式存储器管理98

4.8　小结99

习题99

第5章　文件系统102

5.1　文件和文件系统102

5.2　文件的逻辑结构和存取方法103

5.3.1　文件的物理结构105

5.3　文件的物理结构和存储介质105

5.3.2　文件的存储介质108

5.4　文件记录的组块与分解110

5.5　文件目录结构111

5.6 文件存储器存储空间的管理114

5.7　文件的共享与保护116

5.7.1　文件的共享117

5.7.2　文件的保护117

5.7.3　文件的存取控制118

5.8　文件的操作命令120

5.9　文件系统的组织结构122

5.10　小结123

习题123

第6章　设备管理125

6.1　I/O硬件组成125

6.1.1　I/O设备125

6.1.2　设备控制器125

6.1.3　直接存储器访问（DMA）128

6.1.4　通道控制方式129

6.2.1 I/O软件的目标130

6.2　I/O软件的组成130

6.2.2　I/O软件的功能131

6.3　磁盘管理136

6.3.1　磁盘的物理性能136

6.3.2　磁盘调度算法137

6.3.3　磁盘调度算法的比较139

6.3.4　磁盘的错误处理140

6.3.5　提高磁盘性能和容错性的机制——独立磁盘的冗余阵列141

6.4　终端管理144

6.4.1　终端硬件144

6.4.2　终端软件146

6.5　时钟管理148

6.5.1　时钟硬件149

6.5.2　时钟软件149

6.6　小结151

习题151

第二篇　UNIX系统V操作系统的实例研究154

第7章　UNIX系统V的进程管理154

7.1 UNIX系统的进程组成154

7.1.1 UNIX系统的进程映像154

7.1.2　UNIX系统的进程控制块155

7.2　进程的状态及其转换160

7.3 UNIX系统进程的上下文162

7.4 UNIX系统的进程控制163

7.4.1　进程的创建fork()163

7.4.2　进程的终止exit()165

7.4.3　父进程等待子进程终止的同步命令wait()165

7.4.4　进程的睡眠与唤醒（sleep()和wakeup()）167

7.4.5　进程执行一个新程序的系统调用exec()170

7.4.6 UNIX系统的工作过程172

7.5 UNIX系统的进程调度173

7.5.1　进程优先级174

7.5.2　影响进程调度的三个标志175

7.5.3　进程调度的时机175

7.5.4　进程调度的功能176

7.6　进程的换入与换出177

7.7　小结178

习题178

8.1 虚存空间的划分179

8.1.1 系统空间布局179

第8章 UNIX系统V存储器管理179

8.1.2　VAX-11机的地址结构180

8.2　存储器管理中的几个数据结构180

8.2.1　页表180

8.2.2 系统空闲页表（spt）区的管理181

8.2.3　主存位示图182

8.2.4　交换区空闲空间的管理182

8.3　主存分配与回收183

8.3.1 主存的分配和释放函数183

8.3.2　进程的主存分配与释放186

8.4　地址转换189

8.5　请求调页处理190

8.6　小结193

习题193

第9章 UNIX系统V的文件系统194

9.1 UNIX文件系统的逻辑结构194

9.2 UNIX文件系统中所用的数据结构194

9.2.1　文件卷的结构194

9.2.2　超级块结构195

9.2.3 UNIX系统文件目录与索引节点196

9.3　磁盘索引节点的分配与回收199

9.4　空闲盘块的分配与回收200

9.5 UNIX系统使用的打开文件数据结构201

9.6 UNIX文件系统的系统调用命令204

9.6.1 文件的创建、打开和删除命令204

9.6.2　文件的读／写命令206

9.6.3　文件关闭的系统调用命令（close）207

9.6.4　文件连接系统调用命令（link）208

9.6.5　改变文件读／写指针的系统调用命令（seek）208

9.6.6　解除连接的系统调用命令（unlink）208

9.7.1 安装表与文件卷的安装过程209

9.7 UNIX文件系统的安装与拆卸209

9.7.2　文件卷的拆卸211

9.8 小结211

习题212

第10章 UNIX系统V的输入／输出子系统214

10.1 与设备驱动程序的接口214

10.2　块设备管理215

10.2.1 系统缓冲池及各种队列的管理215

10.2.2　缓冲区的分配与释放219

10.2.3　块设备管理中的几个数据结构220

10.2.4 系统调用与块设备驱动程序的接口225

10.3　字符设备管理229

10.3.1 字符设备中使用的数据结构229

10.3.2　字符设备的缓冲技术234

10.3.3　终端设备的字符输入／输出处理及设备驱动238

10.4 小结240

习题241

11.1　管道通信242

11.1.1　创建无名管道242

第11章　UNIX系统V进程之间的通信242

11.1.2　创建一个有名管道244

11.2　消息缓冲机制246

11.2.1 消息缓冲使用的数据结构247

11.2.2　消息缓冲的系统调用248

11.2.3　消息缓冲的通信过程250

11.3　共享主存段机制252

11.3.1　共享主存段使用的数据结构252

11.3.2　共享主存段的系统调用253

11.3.3　共享主存段机制中各数据结构的关系254

11.4　信号量机制256

11.4.1 信号量机制中的数据结构256

11.4.2　信号量机制的系统调用258

11.5　小结261

习题261

第12章 中断和异常处理262

12.1 中断和异常处理的硬件基础262

12.2　中断和异常处理266

12.2.1　中断处理266

12.2.2　异常处理269

12.3　软中断处理机制272

12.3.1　软中断的处理方式273

12.3.2　软中断中使用的几个函数273

12.3.3　软中断信号机制的应用275

12.4　小结276

习题276

第13章　Linux操作系统277

13.1 Linux的进程管理278

13.2.1　i386的页式主存管理机制281

13.2　Linux的存储器管理281

13.2.2　Linux主存管理的基本框架282

13.2.3　存储器管理中的几个重要数据结构283

13.2.4　主存页框的调度287

13.2.5　缺页异常处理288

13.3 Linux虚拟文件系统289

13.3.1　VFS的数据结构290

13.3.2　VFS系统调用的实现296

13.4　Ext2文件系统298

13.4.1　Ext2的磁盘数据结构298

13.4.2　Ext2的主存数据结构301

13.4.3　Ext2的系统调用命令304

13.5　Linux I/O系统305

13.6　小结309

习题310

第三篇　WindoWs 2000的操作系统研究311

第14章　Windows2000操作系统模型311

14.1 Windows 2000操作系统的体系结构311

14.1.1　用户态进程312

14.1.3　NT执行体313

14.1.2 NT子系统动态连接库NTDL L.DLL313

14.1.4　内核314

14.1.5　硬件抽象层315

14.1.6　设备驱动程序315

14.2　Windows 2000操作系统的特点315

14.3　Windows 2000的系统机制316

14.3.1 陷阱处理程序（TrapDispatching）316

14.3.2　中断调度317

14.3.3　异常调度（Exception Dispatcher）320

14.3.4　系统服务调度321

14.4.1　对象结构322

14.4　对象管理器322

14.4.2　管理对象324

14.5　对象之间的同步326

14.5.1 内核对象的同步326

14.5.2　执行体对象的同步327

14.6　小结330

习题330

15.1.1　进程对象331

15.1　Windows 2000进程和线程331

第15章　Windows 2000进程和线程管理331

15.1.2　Windows 2000线程对象333

15.2　Windows 2000的线程调度334

15.2.1 Windows2000的线程调度特征334

15.2.2　进程和线程优先级334

15.2.3　调度程序的数据结构337

15.2.4　线程调度的策略337

15.2.5　线程优先级提升338

15.3　对称多处理机系统上的线程调度340

15.4　线程的状态342

15.5.1　同步对象343

15.5　Windows 2000的进程同步343

15.5.2 同步对象的应用示例344

15.6　小结348

习题349

第16章　Windows 2000的存储器管理350

16.1　Windows 2000的存储器管理概述350

16.1.1　进程地址空间的布局350

16.1.2　进程空间的主存分配351

16.2.1　Windows 2000地址转换所涉及的数据结构355

16.2　Windows 2000地址转换355

16.2.2　页错误处理360

16.3　页调度策略362

16.4　小结364

习题364

第17章　Windows 2000的文件系统365

17.1　Windows 2000的文件系统概述365

17.2　主控文件表366

17.3 NTFS文件的物理结构369

17.4.1　Windows 2000文件系统分层模型370

17.4　Windows 2000文件系统模型370

17.4.2　Windows 2000文件系统驱动程序的组成371

17.5 NTFS文件的安全性373

17.6 NTFS可恢复性支持373

17.6.1 文件系统采用的优化技术373

17.6.2 日志文件服务的实现374

17.6.3　NTFS坏簇恢复的支持378

17.7　小结379

习题379

18.1 Windows 2000的I/O系统结构380

第18章　Windows 2000的设备管理380

18.2 I/O管理系统所涉及的关键数据结构381

18.2.1 I/O管理系统的特点381

18.2.2　几个关键的数据结构382

18.3　Windows 2000 I/O处理384

1 8.3.1 对单层驱动程序的I/O请求的处理385

18.3.2　设备I/O的中断处理386

18.3.3　I/O请求的完成过程处理386

18.3.4 对多层驱动程序的I/O请求的处理387

18.4　多处理I/O中的同步问题390

18.3.5　使用异步I/O的考虑390

18.5 映射文件I/O和文件高速缓存391

18.6　快速I/O391

18.7 即插即用管理器392

18.8　小结393

习题394

第四篇 网络与分布式系统395

第19章 网络与分布式处理综述395

19.1　分布式系统概述395

19.2　开放式系统互连通信结构400

19.3　网络服务器402

19.4 进程迁移406

19.5　分布式进程通信409

19.6　分布式进程管理414

19.6.1　分布式互斥414

19.6.2　分布式互斥算法417

19.7　分布式进程死锁问题420

19.7.1 资源分配中的死锁420

19.7.2　消息通信中的死锁422

19.8　小结424

参考文献425