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第1章 概述 1

1．1什么是操作系统 1

1．1．1计算机软件体系 1

1．1．2操作系统使系统编程接口更简单 3

1．1．3操作系统使系统资源利用更充分 4

1．1．4操作系统使程序运行环境更友好 5

1．2操作系统硬件基础 6

1．2．1计算机基本组成结构 6

1．2．2总线结构 8

1．2．3 I／O端口寻址和访问控制 10

1．2．4 I／O控制器和控制卡 11

1．2．5引导过程及硬件支持 13

1．3操作系统发展历史 14

1．3．1无操作系统阶段 15

1．3．2单道批处理系统 15

1．3．3多道批处理系统 17

1．3．4分时操作系统 19

1．3．5实时操作系统 20

1．3．6嵌入式操作系统 21

1．3．7网络操作系统 21

1．3．8分布式操作系统 22

1．4操作系统结构 22

1．4．1整体式结构 23

1．4．2分层式结构 23

1．4．3虚拟机结构 24

1．4．4微内核结构 25

1．5常见操作系统介绍 27

1．5．1 UNIX操作系统 27

1．5．2 Windows操作系统 29

1．5．3 Linux操作系统 35

1．5．4 Kylin操作系统 37

习题 41

第2章 进程管理 42

2．1进程 42

2．1．1进程概念的引入 42

2．1．2进程的概念 43

2．1．3进程描述 44

2．1．4进程控制 48

2．2线程 50

2．2．1线程的引入和线程的概念 50

2．2．2线程的实现 52

2．2．3线程池 55

2．2．4线程的优势 55

2．3同步 57

2．3．1进程同步和进程间通信 57

2．3．2互斥的实现方式 59

2．4信号量 60

2．4．1整型信号量 60

2．4．2记录型信号量 61

2．4．3信号量的应用 62

2．4．4经典的进程同步问题 64

2．5进程间通信 68

2．5．1进程间通信的定义 68

2．5．2消息传递 69

2．5．3共享存储 73

2．5．4管道通信 75

2．6进程调度 75

2．6．1调度概念的引入 75

2．6．2 CPU调度程序 76

2．6．3调度准则 78

2．6．4调度策略 80

2．7死锁 90

2．7．1死锁的背景 90

2．7．2产生死锁的必要条件 90

2．7．3资源使用模式 92

2．7．4死锁的处理方法 93

2．7．5预防死锁 93

2．7．6避免死锁 95

2．7．7死锁的检测与解除 101

习题 105

第3章 内存管理 109

3．1内存管理概述 109

3．1．1计算机存储系统 109

3．1．2程序处理与内存管理 110

3．1．3内存管理方法与技术的衍变 128

3．1．4现代操作系统内存管理功能要求 129

3．2连续分配内存管理 130

3．2．1单一连续内存管理 130

3．2．2分区内存管理 131

3．2．3覆盖与交换技术 140

3．3基本分页内存管理 144

3．3．1分页内存管理的基本思想 144

3．3．2分页机制 144

3．3．3地址变换机构 147

3．3．4多级页表与反置页表 149

3．3．5分页共享与保护 152

3．4基本分段内存管理 153

3．4．1分段内存管理的基本思想 153

3．4．2分段机制 154

3．4．3地址变换机构 155

3．4．4分段共享与保护 156

3．4．5分段内存管理系统与分页内存管理系统的比较 158

3．5段页式内存管理 158

3．5．1段页式内存管理方式的引入 158

3．5．2基本原理 159

3．5．3地址映射 159

3．6虚拟存储管理 161

3．6．1虚拟存储器概述 161

3．6．2请求分页存储管理 165

3．6．3请求分段存储管理 170

3．6．4请求段页式存储管理 172

习题 179

第4章 设备管理 181

4．1 I／O硬件 181

4．1．1 I／O总线 181

4．1．2设备控制器 184

4．1．3直接存储器访问控制器 186

4．1．4 I／O通道 188

4．1．5 I／O设备 190

4．1．6 I／O控制方式 191

4．2 I／O软件 196

4．2．1设备的使用与管理 196

4．2．2 I／O软件层次结构 199

4．2．3缓冲管理 202

4．2．4设备驱动程序 204

4．2．5中断处理程序 206

4．3存储设备 208

4．3．1常见的存储外设 208

4．3．2磁盘调度 212

4．3．3磁盘出错处理 216

4．3．4 RAM盘 217

4．3．5磁盘阵列 218

习题 226

第5章 文件系统 228

5．1概述 228

5．2文件 228

5．2．1文件的概念 228

5．2．2文件的属性 228

5．2．3文件的操作 229

5．2．4文件的类型 230

5．2．5文件的结构 231

5．3文件的访问 231

5．3．1顺序访问 231

5．3．2随机访问 231

5．3．3索引访问 231

5．4文件保护 232

5．4．1访问类型 232

5．4．2访问控制 232

5．5目录结构 233

5．5．1单层目录 233

5．5．2双层目录 233

5．5．3树状目录 234

5．5．4目录的访问和保护 235

5．5．5文件系统的挂载 235

5．6文件系统的实现 236

5．6．1文件系统的结构 236

5．6．2文件访问 236

5．6．3目录实现 237

5．6．4文件的实现 238

5．6．5文件分配方法 238

5．7空闲空间管理 241

5．7．1位图 241

5．7．2链表 241

5．7．3分组计数 242

5．8性能和可靠性 242

5．8．1文件系统的性能 242

5．8．2文件系统的可靠性 243

5．9文件系统实例 243

5．9．1 FAT文件系统 244

5．9．2 Linux文件系统概述 245

5．9．3 ext2文件系统 246

习题 248

第6章 操作系统安全 249

6．1操作系统安全概述 249

6．1．1操作系统安全的重要性 249

6．1．2操作系统面临的安全威胁 250

6．1．3安全操作系统的设计目标和原则 251

6．1．4安全操作系统的基本安全机制 252

6．2标识、鉴别及可信通路 253

6．2．1基本概念 253

6．2．2标识与鉴别机制 255

6．2．3基于安全注意键的可信通路构建方法 257

6．3访问控制 259

6．3．1主体与客体及访问控制 259

6．3．2自主访问控制 260

6．3．3强制访问控制 262

6．3．4最小特权访问控制 264

6．4隐蔽通道分析与处理 271

6．4．1隐蔽通道的概念 271

6．4．2隐蔽通道的标识方法 274

6．4．3隐蔽通道带宽计算及处理技术 276

6．5安全审计 277

6．5．1主要目标 277

6．5．2相关概念 278

6．5．3设计与实现要领 278

6．6构建安全的操作系统 280

6．6．1构建方法 280

6．6．2开发过程 281

6．6．3基于Linux的安全操作系统的开发与设计要领 281

6．6．4 Kylin操作系统的安全特性 284

6．7操作系统安全测评 290

6．7．1安全测评、安全测试及软件测试 290

6．7．2安全测评基础与准则 292

6．7．3安全测评方法 296

6．7．4安全测评自动化 298

习题 301

第7章 并行与分布式操作系统 303

7．1并行操作系统 303

7．1．1并行操作系统概述 303

7．1．2并行操作系统的关键软件技术 306

7．1．3并行编程模型 308

7．1．4集群系统 309

7．1．5并行文件系统 315

7．2分布式操作系统 320

7．2．1分布式系统概述 320

7．2．2分布式通信 325

7．2．3分布式系统互斥与死锁 329

7．2．4任务分配与负载平衡 343

7．2．5分布式文件系统 344

习题 353

第8章 Kylin实例研究 354

8．1 Kylin操作系统概述 354

8．2系统服务层任务管理 355

8．2．1 Kylin进程概述 355

8．2．2进程状态 357

8．2．3进程切换 359

8．2．4调度 359

8．2．5进程的生命周期 360

8．3系统服务层存储管理 366

8．3．1 x86体系结构的页式存储管理和Kylin中的页表管理 366

8．3．2进程地址空间的基本结构 369

8．3．3内核虚存动态分配函数 374

8．3．4 UMA分配系统 376

8．3．5进程的创建和执行 378

8．3．6缺页和调页 380

8．4 Kylin系统服务与Linux兼容层 381

8．4．1 Linux兼容模块的实现 381

8．4．2 LSB规范下的核外兼容实现 388

第9章 操作系统前沿技术 389

9．1虚拟机技术 389

9．1．1概述 389

9．1．2进程级虚拟机 390

9．1．3系统级虚拟机 393

9．1．4硬件体系结构对虚拟化的支持 396

9．1．5其他相关研究 396

9．2面向多核的操作系统技术 399

9．2．1概述 399

9．2．2操作系统对多核体系结构的支持 401

9．2．3其他相关问题 408

9．3面向QoS的操作系统技术 410

9．3．1 QoS定义和分层结构 410

9．3．2 QoS处理模型和操作系统QoS保障 411

9．3．3支持QoS的操作系统要完成的工作 413

9．4 WebOS技术 417

9．4．1概述 417

9．4．2 WebOS简介 418

9．4．3 WebOS的组成 418

9．4．4 WebOS的进展及趋势 419

9．5嵌入式操作系统技术 421

9．5．1嵌入式系统的定义 421

9．5．2嵌入式操作系统的历史 422

9．5．3嵌入式操作系统内核 423

9．5．4嵌入式操作系统的实时性 424

9．5．5移动终端操作系统技术 426

9．5．6几种主流的嵌入式操作系统 427

9．5．7嵌入式操作系统的最新进展及趋势 430

参考文献 432