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第1章 操作系统引论 1

1.1 什么是操作系统 2

1.1.1 计算机系统 2

1.1.2 操作系统的概念 3

1.2 操作系统的发展与分类 4

1.3 操作系统的特征和功能 8

1.3.1 操作系统的特征 8

1.3.2 操作系统的功能 9

1.4 操作系统用户接口 10

1.5 操作系统内核结构 11

1.6 典型操作系统介绍 12

1.7 本章小结 14

本章习题 14

第2章 操作系统硬件基础 16

2.1 处理器计算 16

2.1.1 处理器指令 16

2.1.2 寻址方式 18

2.1.3 寄存器 20

2.1.4 处理器特权级 22

2.2 存储系统 23

2.2.1 高速缓冲存储器 24

2.2.2 内存 26

2.2.3 堆栈 27

2.2.4 磁盘 28

2.2.5 非易失性存储 30

2.2.6 局部性原理 30

2.3 中断和时钟 32

2.3.1 中断和异常 32

2.3.2 系统调用 38

2.3.3 系统时钟 41

2.4 本章小结 43

本章习题 44

第3章 进程管理 46

3.1 进程的引入 46

3.1.1 程序的并发执行及特征 47

3.1.2 进程管理功能 49

3.2 进程的概念 50

3.2.1 进程定义与特征 50

3.2.2 进程状态及转换 51

3.2.3 Linux进程状态解析 52

3.2.4 进程控制块 53

3.3 进程控制 55

3.3.1 进程创建 55

3.3.2 进程撤销 56

3.3.3 进程阻塞与唤醒 56

3.3.4 Linux进程管理 57

3.4 进程同步 63

3.4.1 进程同步的基本概念 63

3.4.2 进程同步机制及应用 65

3.4.3 经典进程同步问题 75

3.4.4 管程机制 79

3.4.5 Linux同步机制解析 82

3.5 进程调度 90

3.5.1 进程调度的基本概念 90

3.5.2 进程调度算法 94

3.5.3 Linux调度算法解析 99

3.6 进程通信 111

3.6.1 进程通信类型 111

3.6.2 消息缓冲队列通信机制 116

3.6.3 Linux进程通信机制 118

3.7 进程死锁 126

3.7.1 死锁的基本概念 126

3.7.2 预防死锁 129

3.7.3 避免死锁 130

3.7.4 死锁的检测与解除 134

3.8 线程机制 137

3.8.1 线程的基本概念 137

3.8.2 线程的实现机制 141

3.8.3 Linux线程机制 144

3.9 本章小结 148

本章习题 150

第4章 存储器管理 156

4.1 存储器管理概述 156

4.1.1 多级存储器体系 156

4.1.2 存储器管理功能 158

4.1.3 程序的装入和链接 159

4.2 连续存储器管理方式 160

4.2.1 固定分区方式 160

4.2.2 可变分区方式 161

4.3 分页存储管理方式 164

4.3.1 分页存储管理基本原理 164

4.3.2 两级和多级页表 168

4.4 分段存储管理方式 168

4.5 段页式存储管理方式 171

4.6 虚拟存储系统 173

4.6.1 虚拟存储器的基本概念 173

4.6.2 请求分页存储管理方式 174

4.7 Linux内存管理机制 179

4.7.1 Linux地址映射机制 179

4.7.2 Linux物理内存空间管理 184

4.7.3 Linux虚拟地址空间管理 201

4.8 本章小结 206

本章习题 207

第5章 设备管理 211

5.1 设备管理的功能 211

5.2 输入／输出系统 212

5.2.1 设备的分类 212

5.2.2 设备控制器 213

5.2.3 I／O通道 215

5.2.4 I／O系统结构 216

5.3 输入／输出控制方式 217

5.4 缓冲管理 219

5.4.1 缓冲的引入 219

5.4.2 缓冲的实现机制 220

5.5 I／O软件 223

5.5.1 I／O软件的层次模型 223

5.5.2 独立于设备的软件 224

5.5.3 设备驱动程序的基本概念 226

5.5.4 用户空间的I／O软件 228

5.6 设备分配 229

5.7 SPOOLing系统 230

5.8 Linux字符设备驱动程序 231

5.8.1 Linux字符设备驱动程序基础 231

5.8.2 字符设备驱动程序设计 235

5.8.3 字符设备驱动程序举例 237

5.9 Linux中断处理机制 243

5.9.1 Linux中断处理机制概述 243

5.9.2 中断服务例程的注册和注销 245

5.9.3 上半部的处理过程 246

5.9.4 下半部的实现机制 247

5.10 本章小结 253

本章习题 253

第6章 文件系统 255

6.1 文件和文件系统 256

6.1.1 文件 256

6.1.2 文件系统 257

6.1.3 文件操作 258

6.2 文件的结构和存取 259

6.2.1 文件的逻辑结构 259

6.2.2 文件的物理结构 261

6.2.3 文件存取 266

6.3 文件目录管理 266

6.3.1 文件目录的概念 267

6.3.2 文件目录结构 270

6.3.3 目录检索技术 273

6.4 文件存储空间管理 273

6.5 文件共享和文件保护 278

6.5.1 文件共享 278

6.5.2 文件保护 280

6.6 磁盘调度 283

6.6.1 磁盘管理概述 283

6.6.2 磁盘调度算法 284

6.7 Linux文件系统 286

6.7.1 Linux文件系统概述 286

6.7.2 虚拟文件系统VFS 288

6.7.3 文件系统的注册、安装和卸载 294

6.7.4 Linux文件系统对文件的操作 298

6.7.5 Ext文件系统 303

6.8 本章小结 307

本章习题 308

第7章 操作系统实验 311

7.1 Linux常用工具介绍 311

7.1.1 Linux基本使用 311

7.1.2 查看Linux源码内容工具 316

7.1.3 Linux中的汇编语言 324

7.2 实验一：Linux内核编译及添加系统调用 328

7.2.1 设计目的和内容要求 328

7.2.2 Linux系统调用的基本概念 329

7.2.3 Linux添加系统调用的步骤 331

7.2.4 Linux内核编译步骤 332

7.3 实验二：Linux内核模块编程 336

7.3.1 设计目的和内容要求 336

7.3.2 Linux内核模块简介 336

7.3.3 内核模块编程基础 337

7.3.4 实验指南 342

7.4 实验三：Linux进程管理 345

7.4.1 设计目的和内容要求 345

7.5 实验四：Linux设备驱动程序开发 346

7.5.1 设计目的和内容要求 346

7.5.2 Linux字符设备驱动程序的设计 347

7.5.3 Linux字符设备驱动程序的编译及加载 350

7.6 实验五：简单文件系统的实现 351

7.6.1 设计目的和内容要求 351

7.6.2 预备知识 352

7.6.3 实例系统的设计与实现 354

参考文献 359