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第1章 操作系统概述1

1.1 操作系统的定义1

1.1.1 计算机系统1

1.1.2 操作系统的定义和目标2

1.2 操作系统的形成和发展4

1.2.1 人工操作阶段4

1.2.2 批处理5

1.2.3 多道程序设计与操作系统的形成7

1.3 操作系统的类型9

1.3.1 批处理操作系统9

1.3.2 分时操作系统11

1.3.3 实时操作系统12

1.3.4 微机操作系统13

1.3.5 网络操作系统15

1.3.6 分布式操作系统16

1.3.7 嵌入式操作系统17

1.4 操作系统的功能17

1.4.1 用户接口18

1.4.2 文件管理19

1.4.3 存储管理20

1.4.4 处理机管理21

1.4.5 设备管理22

1.5 操作系统的特性23

1.5.1 并发性23

1.5.2 共享性24

1.5.3 虚拟性24

1.5.4 异步性25

1.6 操作系统的结构设计25

1.6.1 传统的操作系统结构25

1.6.2 微内核操作系统结构28

1.7 现代主流操作系统29

1.7.1 Windows操作系统30

1.7.2 UNIx操作系统31

1.7.3 Linux操作系统32

本章小结36

习题136

第2章 操作系统运行环境及用户界面39

2.1 操作系统的安装与引导39

2.1.1 选择操作系统的原则39

2.1.2 安装操作系统的注意事项41

2.1.3 操作系统的引导过程42

2.2 操作系统的运行环境43

2.2.1 系统工作框架43

2.2.2 中央处理机（CPU）44

2.2.3 中断机制45

2.2.4 I/O技术46

2.2.5 时钟46

2.3 用户工作环境47

2.4 操作系统与用户的接口47

2.4.1 用户接口的定义47

2.4.2 用户接口的类型48

2.5 系统功能调用49

2.5.1 系统功能调用的定义50

2.5.2 系统功能调用的类型50

2.5.3 系统功能调用的实现50

本章小结51

习题252

第3章 进程管理54

3.1 程序执行方式54

3.1.1 程序的顺序执行54

3.1.2 前趋图56

3.1.3 程序的并发执行56

3.2 进程的基本概念59

3.2.1 进程的定义59

3.2.2 进程的特征59

3.2.3 进程与程序的区别60

3.2.4 进程的状态61

3.2.5 进程控制块65

3.3 进程控制68

3.3.1 进程的创建69

3.3.2 进程的撤销70

3.3.3 进程的阻塞与唤醒71

3.3.4 进程的挂起与激活72

3.4 进程互斥73

3.4.1 进程竞争与合作73

3.4.2 进程互斥的概念74

3.4.3 信号量机制77

3.4.4 用信号量机制实现进程互斥78

3.5 进程同步80

3.5.1 进程同步的概念80

3.5.2 用信号量机制实现进程同步82

3.5.3 经典的进程同步问题85

3.6 进程通信90

3.6.1 进程通信的类型91

3.6.2 消息传递通信机制91

3.6.3 管道通信机制96

3.6.4 共享内存通信机制96

3.7 线程98

3.7.1 线程的引入98

3.7.2 线程的基本概念99

3.7.3 线程的属性与状态101

3.7.4 线程间的同步与通信102

3.7.5 线程的实现103

本章小结105

习题3107

第4章 文件管理112

4.1 文件与文件系统112

4.1.1 文件的概念112

4.1.2 文件的类型114

4.1.3 文件的操作115

4.1.4 文件系统的概念和功能116

4.2 文件的逻辑结构118

4.2.1 文件逻辑结构的类型118

4.2.2 记录的成组与分解119

4.2.3 文件的组织和存取121

4.3 外存分配方式125

4.3.1 连续分配125

4.3.2 链接分配126

4.3.3 索引分配127

4.3.4 文件分配表FAT130

4.3.5 文件的存取方式与存储结构之间的关系133

4.4 文件存储空间的管理134

4.4.1 文件存储空间的分配方法134

4.4.2 文件存储空间的管理方法135

4.5 文件目录管理138

4.5.1 文件目录的内容138

4.5.2 文件目录结构139

4.5.3 目录查询技术143

4.6 文件共享与保护144

4.6.1 文件共享144

4.6.2 文件保护146

本章小结148

习题4149

第5章 存储管理152

5.1 存储管理概述152

5.1.1 存储体系152

5.1.2 逻辑地址与物理地址154

5.1.3 程序的链接155

5.1.4 程序的装入155

5.1.5 内存的共享和保护158

5.1.6 存储管理方式的分类159

5.2 连续分配存储管理160

5.2.1 单一连续分配160

5.2.2 固定分区分配161

5.2.3 可变分区分配162

5.2.4 伙伴系统167

5.2.5 内存不足的存储管理技术168

5.3 基本分页存储管理172

5.3.1 分页存储管理的基本思想172

5.3.2 地址变换机构174

5.3.3 两级和多级页表177

5.4 基本分段存储管理179

5.4.1 分段存储管理的基本思想179

5.4.2 信息共享181

5.4.3 分段和分页的比较183

5.4.4 段页式存储管理184

5.5 虚拟存储器的基本概念186

5.5.1 虚拟存储器的引入186

5.5.2 虚拟存储器的实现方法188

5.5.3 虚拟存储器的特征189

5.6 请求分页存储管理190

5.6.1 请求分页存储管理的硬件支持190

5.6.2 页面分配策略193

5.6.3 页面置换策略194

5.6.4 页面调入策略195

5.6.5 页面置换算法195

5.7 请求分段存储管理201

5.7.1 请求分段存储管理的硬件支持202

5.7.2 段的共享与保护203

本章小结205

习题5206

第6章 处理机调度210

6.1 处理机的多级调度210

6.1.1 调度的层次210

6.1.2 调度模型211

6.2 作业调度214

6.2.1 作业的状态及其转换214

6.2.2 作业控制块215

6.2.3 作业与进程的关系216

6.2.4 作业调度的功能216

6.2.5 作业调度的目标与性能衡量217

6.3 进程调度219

6.3.1 进程调度的功能220

6.3.2 进程调度的时机220

6.3.3 进程调度的方式221

6.4 常用的调度算法221

6.4.1 先来先服务调度算法221

6.4.2 短作业（进程）优先调度算法222

6.4.3 最短剩余时间优先调度算法223

6.4.4 高响应比优先调度算法224

6.4.5 优先级调度算法225

6.4.6 时间片轮转调度算法226

6.4.7 多级反馈队列调度算法228

6.5 实时调度230

6.5.1 实现实时调度的基本条件230

6.5.2 实时调度算法的分类231

6.5.3 常见的儿种实时调度算法233

本章小结239

习题6240

第7章 死锁243

7.1 死锁的基本概念243

7.1.1 死锁的定义243

7.1.2 产生死锁的原因244

7.1.3 产生死锁的条件249

7.1.4 处理死锁的基本方法249

7.2 死锁的预防250

7.2.1 互斥250

7.2.2 请求和保持250

7.2.3 不剥夺251

7.2.4 环路等待251

7.3 死锁的避免252

7.3.1 安全状态与不安全状态252

7.3.2 利用银行家算法避免死锁254

7.4 死锁的检测与解除258

7.4.1 死锁的检测258

7.4.2 死锁的解除261

7.5 死锁综合处理262

本章小结262

习题7263

第8章 设备管理266

8.1 I/O系统概述266

8.1.1 I/O设备266

8.1.2 设备控制器268

8.1.3 I/O通道269

8.2 I/O控制方式272

8.2.1 程序I/O控制方式272

8.2.2 中断驱动I/O控制方式273

8.2.3 DMA控制方式274

8.2.4 I/O通道控制方式276

8.3 缓冲技术277

8.3.1 缓冲的引入277

8.3.2 单缓冲和双缓冲278

8.3.3 循环缓冲279

8.3.4 缓冲池281

8.4 设备分配282

8.4.1 设备分配的数据结构282

8.4.2 设备分配策略283

8.4.3 设备独立性286

8.4.4 独占设备的分配过程287

8.4.5 SPOOLing技术289

8.5 I/O软件291

8.5.1 I/O软件的设计目标和原则291

8.5.2 中断处理程序293

8.5.3 设备驱动程序297

8.5.4 与设备无关的系统软件299

8.5.5 用户层的I/O软件300

8.6 磁盘存储器的管理301

8.6.1 磁盘性能概述301

8.6.2 磁盘调度303

8.6.3 提高磁盘I/O速度的方法309

8.6.4 廉价磁盘冗余阵列（RAID）312

本章小结314

习题8315

第9章 操作系统的安全性318

9.1 系统安全性概述318

9.1.1 系统安全性的基本概念318

9.1.2 系统安全威胁的类型320

9.1.3 系统安全评测及标准321

9.2 实现系统安全的策略324

9.2.1 数据加密技术324

9.2.2 认证技术328

9.2.3 访问控制技术334

9.2.4 计算机病毒339

本章小结346

习题9346

第10章 网络操作系统348

10.1 计算机网络概述348

10.1.1 计算机网络的拓扑结构348

10.1.2 计算机广域网络351

10.1.3 计算机局域网络353

10.1.4 网络互联354

1O.2 网络体系结构356

10.2.1 网络体系结构的基本概念356

10.2.2 OSI七层模式358

10.2.3 TCP/IP网络体系结构359

10.3 网络操作系统概述360

10.3.1 网络操作系统的基本概念361

10.3.2 网络操作系统的类型361

10.3.3 网络操作系统的特征363

10.3.4 典型的网络操作系统364

10.4 网络操作系统的工作模式366

10.4.1 对等（Peer to Peer）式网络模式366

10.4.2 文件服务器模式366

10.4.3 客户机／服务器模式366

本章小结368

习题10368

第11章 分布式操作系统370

11.1 分布式系统概述370

11.1.1 分布式系统的定义370

11.1.2 分布式系统的特点371

11.1.3 分布式系统的分类372

11.1.4 分布式系统的拓扑结构375

11.2 分布式操作系统概述379

11.2.1 分布式操作系统的定义379

11.2.2 分布式操作系统的特点379

11.2.3 经典的分布式操作系统381

11.3 分布式操作系统功能382

11.3.1 分布式资源管理382

11.3.2 分布式进程管理384

11.3.3 分布式处理机管理388

11.3.4 分布式文件系统389

本章小结391

习题11391

第12章 嵌入式操作系统393

12.1 嵌入式系统概述393

12.1.1 什么是嵌入式系统393

12.1.2 嵌入式系统的发展394

12.1.3 嵌入式系统的特点395

12.1.4 嵌入式系统的组成395

12.1.5 嵌入式系统的应用领域398

12.2 嵌入式操作系统的介绍399

12.2.1 嵌入式操作系统的分类399

12.2.2 嵌入式操作系统的特点399

12.2.3 市场上流行的嵌入式操作系统400

12.3 嵌入式Linux操作系统402

12.3.1 嵌入式Linux操作系统特点402

12.3.2 嵌入式Linux主要版本403

12.4 嵌入式Linux操作系统的移植404

12.4.1 为什么需要移植404

12.4.2 Linux内核源代码405

12.4.3 Linux内核409

12.4.4 Linux内核配置与编译411

12.4.5 Linux内核移植413

本章小结416

习题12416

参考文献418