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第一章 操作系统概论 1

1.1 操作系统概观 1

1.1.1 操作系统的定义和目标 1

1.1.2 操作系统的资源管理技术 3

1.1.3 操作系统的作用与功能 11

1.1.4 操作系统的主要特性 14

1.2 操作系统的形成与发展 16

1.2.1 人工操作阶段 16

1.2.2 管理程序阶段 17

1.2.3 多道程序设计与操作系统的形成 18

1.2.4 操作系统的发展与分类 21

1.3 操作系统的基本服务和用户接口 27

1.3.1 基本服务和用户接口 27

1.3.2 程序接口与系统调用 28

1.3.3 作业接口与操作命令 33

1.4 操作系统结构和运行模型 35

1.4.1 操作系统的构件和结构 36

1.4.2 操作系统的运行模型 42

1.4.3 Windiows2003客户-服务器结构 44

1.5 流行操作系统简介 47

1.5.1 Windows操作系统 47

1.5.2 UNIX操作系统家族 48

1.5.3 自由软件和Linux操作系统 50

1.5.4 IBM系列操作系统 51

1.5.5 其他流行操作系统 54

1.6 本章小结 55

习题一 57

第二章 处理器管理 62

2.1 中央处理器 62

2.1.1 处理器 62

2.1.2 程序状态字 67

2.2 中断技术 68

2.2.1 中断概念 68

2.2.2 中断源分类 69

2.2.3 中断和异常的响应及服务 72

2.2.4 中断事件处理 74

2.2.5 中断优先级和多重中断 79

2.2.6 Linux中断处理 81

2.2.7 Windows2003中断处理 86

2.3 进程及其实现 91

2.3.1 进程的定义和属性 91

2.3.2 进程的状态和转换 93

2.3.3 进程的描述和组成 96

2.3.4 进程切换与模式切换 99

2.3.5 进程的控制和管理 103

2.4 线程及其实现 106

2.4.1 引入多线程的动机 106

2.4.2 多线程环境中的进程与线程 106

2.4.3 线程的实现 108

2.5 Linux进程与线程 110

2.6 Windows2003进程与线程 113

2.7 处理器调度 118

2.7.1 处理器调度的层次 119

2.7.2 选择调度算法的原则 121

2.7.3 作业和进程的关系 122

2.7.4 作业的管理与调度 123

2.8 处理器调度算法 125

2.8.1 低级调度的功能和类型 125

2.8.2 作业调度和低级调度算法 126

2.8.3 实时调度算法 132

2.8.4 多处理机调度算法 134

2.9 Linux调度算法 136

2.9.1 Linux传统调度算法 136

2.9.2 Linux 2.6调度算法 139

2.10 Windows 2003调度算法 144

2.11 本章小结 150

习题二 151

第三章 同步、通信与死锁 163

3.1 并发进程 163

3.1.1 顺序程序设计 163

3.1.2 进程的并发性 164

3.1.3 进程的交互：协作和竞争 167

3.2 临界区管理 168

3.2.1 互斥和临界区 168

3.2.2 临界区管理的尝试 169

3.2.3 实现临界区管理的软件算法 170

3.2.4 实现临界区管理的硬件设施 171

3.3 信号量与PV操作 173

3.3.1 同步和同步机制 173

3.3.2 信号量与PV操作 174

3.3.3 信号量实现互斥 177

3.3.4 信号量解决5位哲学家吃通心面问题 177

3.3.5 信号量解决生产者-消费者问题 178

3.3.6 信号量解决读者-写者问题 180

3.3.7 信号量解决理发师问题 181

3.4 管程 182

3.4.1 管程和条件变量 182

3.4.2 管程的实现 185

3.4.3 使用管程解决进程同步问题 187

3.5 进程通信 190

3.5.1 信号通信机制 190

3.5.2 管道通信机制 193

3.5.3 共享主存通信机制 194

3.5.4 消息传递通信机制 195

3.6 死锁 198

3.6.1 死锁产生 198

3.6.2 死锁防止 199

3.6.3 死锁避免 200

3.6.4 死锁检测和解除 206

3.7 Linux同步机制和通信机制 209

3.7.1 Linux内核同步机制 209

3.7.2 System V IPC机制 212

3.8 Windows 2003同步机制和通信机制 214

3.9 本章小结 216

习题三 217

第四章 存储管理 232

4.1 存储器 233

4.1.1 存储器的层次 233

4.1.2 地址转换与存储保护 234

4.2 连续存储空间管理 237

4.2.1 固定分区存储管理 237

4.2.2 可变分区存储管理 238

4.2.3 伙伴系统 241

4.2.4 主存不足的存储管理技术 244

4.3 分页存储管理 246

4.3.1 分页存储管理的基本原理 246

4.3.2 快表 248

4.3.3 分页存储空间的分配和去配 249

4.3.4 分页存储空间的页面共享和保护 250

4.3.5 多级页表 252

4.3.6 反置页表 253

4.4 分段存储管理 254

4.4.1 程序的分段结构 254

4.4.2 分段存储管理的基本原理 255

4.4.3 段的共享和保护 256

4.4.4 分段和分页的比较 256

4.5 虚拟存储管理 257

4.5.1 虚拟存储器的概念 257

4.5.2 请求分页虚拟存储管理 258

4.5.3 请求分段虚拟存储管理 275

4.5.4 请求段页式虚拟存储管理 276

4.6 Intel x86分段和分页存储结构 277

4.7 Linux虚拟存储管理 280

4.7.1 Linux虚拟存储管理概述 280

4.7.2 存储管理数据结构 281

4.7.3 主存页框调度 286

4.7.4 进程虚存空间映射 288

4.7.5 缺页异常处理 289

4.8 Windows2003虚拟存储管理 290

4.8.1 主存管理的功能和地址空间布局 290

4.8.2 进程主存空间分配 291

4.8.3 主存管理的实现 294

4.9 本章小结 300

习题四 302

第五章 设备管理 310

5.1 I/O硬件原理 310

5.1.1 I/O系统 310

5.1.2 I/O控制方式 311

5.1.3 设备控制器 313

5.2 I/O软件原理 314

5.2.1 I/O软件的设计目标和原则 314

5.2.2 I/O中断处理程序 315

5.2.3 I/O设备驱动程序 315

5.2.4 独立于设备的I/O软件 316

5.2.5 用户空间的I/O软件 318

5.3 具有通道的I/O系统 319

5.3.1 通道命令和通道程序 319

5.3.2 I/O指令和主机I/O程序 321

5.3.3 通道启动和I/O操作过程 321

5.4 缓冲技术 322

5.4.1 单缓冲 322

5.4.2 双缓冲 323

5.4.3 多缓冲 323

5.4.4 缓冲区高速缓存 324

5.5 驱动调度技术 324

5.5.1 存储设备的物理结构 325

5.5.2 循环排序 325

5.5.3 优化分布 326

5.5.4 搜查定位 327

5.5.5 独立磁盘冗余阵列 330

5.5.6 提高磁盘I/O速度的方法 331

5.6 设备分配 332

5.6.1 设备独立性 332

5.6.2 设备分配和设备分配数据结构 332

5.7 虚拟设备 334

5.7.1 问题的提出 334

5.7.2 SPOOLing的设计与实现 334

5.7.3 SPOOLing应用 336

5.8 Linux设备管理 337

5.8.1 设备管理概述 337

5.8.2 设备驱动程序 337

5.8.3 设备I/O的处理 338

5.9 Windows2003 I/O系统 340

5.9.1 I/O系统结构和组件 340

5.9.2 I/O系统数据结构 342

5.9.3 I/O类型和处理 344

5.9.4 高速缓存管理 349

5.10 本章小结 352

习题五 353

第六章 文件管理 358

6.1 文件 358

6.1.1 文件概念 358

6.1.2 文件命名 359

6.1.3 文件类型 359

6.1.4 文件属性 360

6.1.5 文件存取方法 361

6.2 文件目录 362

6.2.1 文件控制块、文件目录与目录文件 362

6.2.2 层次目录结构 363

6.2.3 文件目录的检索 365

6.3 文件组织与数据存储 366

6.3.1 文件的存储 366

6.3.2 文件的逻辑结构 366

6.3.3 文件的物理结构 370

6.4 文件系统其他功能的实现 374

6.4.1 文件系统调用的实现 374

6.4.2 文件共享 380

6.4.3 文件空间管理 384

6.4.4 主存映射文件 386

6.4.5 虚拟文件系统 388

6.5 Linux文件系统 389

6.5.1 Linux虚拟文件系统 389

6.5.2 文件系统的注册与注销及安装与卸载 400

6.5.3 文件系统的缓存机制 401

6.5.4 Ext2文件系统 403

6.6 Windows2003文件系统 404

6.6.1 文件系统概述 404

6.6.2 NTFS在磁盘上的结构 405

6.6.3 文件系统模型和FSD体系结构 408

6.6.4 NTFS可恢复性支持 411

6.6.5 NTFS安全性支持 413

6.7 本章小结 414

习题六 414

第七章 操作系统的安全与保护 420

7.1 安全性概述 420

7.2 安全策略 421

7.2.1 安全需求和安全策略 421

7.2.2 访问支持策略 423

7.2.3 访问控制策略 426

7.3 安全模型 428

7.3.1 安全模型概述 428

7.3.2 安全模型示例 430

7.4 安全机制 432

7.4.1 硬件安全机制 432

7.4.2 认证机制 437

7.4.3 授权机制 439

7.4.4 加密机制 448

7.4.5 审计机制 451

7.5 安全操作系统设计和开发 453

7.5.1 安全操作系统的结构和设计原则 453

7.5.2 安全操作系统的开发 455

7.5.3 信息系统安全评价标准简介 460

7.6 Linux安全机制 462

7.7 Windows2003安全机制 466

7.7.1 安全性组件和安全登录 466

7.7.2 访问控制 467

7.7.3 安全审计 471

7.7.4 加密文件系统 472

7.8 本章小结 473

习题七 474

第八章 网络和分布式操作系统 477

8.1 计算机网络概述 477

8.1.1 计算机网络的概念 477

8.1.2 网络体系结构 479

8.2 网络操作系统 481

8.2.1 网络操作系统概述 481

8.2.2 网络操作系统实例 482

8.3 分布式操作系统 484

8.3.1 分布式系统概述 484

8.3.2 分布式进程通信 485

8.3.3 分布式资源管理 491

8.3.4 分布式进程同步 492

8.3.5 分布式系统中的死锁 498

8.3.6 分布式文件系统 500

8.3.7 分布式进程迁移 502

8.4 Linux网络体系结构 505

8.5 Windows2003网络体系结构和网络服务 506

8.6 本章小结 506

习题八 507

参考文献 510