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目 录 1

第1章计算机操作系统概述 1

1.1操作系统简介 1

1.1.1什么是操作系统 1

1.1.2批处理操作系统 3

1.1.3分时操作系统 5

1.1.4实时操作系统 5

1.1.5分布式操作系统 6

1.2计算机系统结构 7

1.2.1计算机硬件发展史 7

1.2.2 CPU 8

1.2.3计算机运行原理 11

1.2.4 I/O结构 12

1.2.5存储结构 13

1.2.6硬件保护 18

1.3操作系统结构 19

1.3.1 系统成分 19

1.3.2系统功能 23

1.3.3系统调用 25

1.3.4系统程序 27

1 .3.5系统结构 28

1.3.6虚拟机 32

1.3.7 Java 32

小结 34

综合练习一 35

一、选择题 35

二、填空题 36

三、简答题 36

四、应用题 36

2.1.2进程状态 37

2.1.1进程的概念 37

第2章进程与线程 37

2.1进程的基础 37

2.1.3进程控制块 38

2.2进程调度 39

2.2.1进程调度队列 39

2.2.2调度程序 40

2.3进程控制 41

2.3.1进程创建与撤消 41

2.3.2进程切换 43

2.3.3上下文切换 43

2.4交互进程 44

2.5进程间通信 46

2.5.1消息传递系统 47

2.5.2消息传递通信的实现方法 47

2.5.3同步 48

2.5.4消息格式 49

2.5.5缓冲 49

2.5.6生产者——消费者示例 50

2.6线程的基本概念 50

2.7多线程的优点 51

2.8用户线程和内核线程 52

2.8.1 内核线程 52

2.8.2用户线程 52

2.9多线程模式 52

2.9.1单对多模式 52

2.9.2单对单模式 53

2.9.3多对多模式 53

2.10 Solaris 2线程 53

2.11.1线程的创建 55

2.11 Java线程 55

2.11.2线程管理 56

2.11.3线程的状态 56

2.11.4多线程解决示例 57

小结 59

综合练习二 59

一、选择题 59

二、填空题 60

三、简答题 60

四、应用题 60

第3章处理机调度 61

3.1调度的基本概念 61

3.1.1处理机调度的功能 61

3.2调度标准 62

3.1.2处理机调度的时机 62

3.3调度算法 63

3.3.1先来先服务调度算法 64

3.3.2最短作业优先法 65

3.3.3优先级数法 65

3.3.4轮转法 67

3.3.5多级反馈队列调度算法 68

3.4多处理机调用 69

3.4.1多处理机系统的基本概念 69

3.4.2多处理机操作系统的分类 70

3.4.3多处理机系统调度策略 71

3.5实时调度 73

3.5.1实现实时调度的基本条件 73

3.5.2实时调度算法的分类 74

3.5.3常用的几种实时调度算法 75

3.6.1时间片限制 77

3.6 Java线程调度 77

3.6.2线程优先级 78

3.6.3基于Java的轮转法调度程序 78

3.7并发进程 80

3.8临界资源和临界区 81

3.8.1临界资源 81

3.8.2临界区 82

3.9双作业的解决方案 82

3.10硬件同步 85

3.11信号量 87

3.11.1实现 87

3.11.2用法 89

3.11.3死锁与饿死 90

3.12经典同步问题 90

3.12.1有界缓冲区问题 90

3.12.2读者和写者问题 93

3.12.3哲学家就餐问题 96

3.13管程（monitor） 97

3.13.1管程的定义 97

3.13.2条件变量 98

3.13.3用管程机制解决哲学家就餐问题 99

3.14 Java同步机制 100

3.15死锁的定义 102

3.15.1死锁的描述 103

3.15.2解决死锁的方法 106

3.1 5.3死锁预防 106

3.15.4死锁避免 107

3.1 5.5死锁的检测与恢复 108

小结 109

综合练习三 110

一、选择题 110

四、应用题 111

二、填空题………………………………………三、简答题 111

第4章存储管理 113

4.1背景知识 113

4.1.1地址绑定 113

4.1.2地址变换 114

4.2分区管理及相关技术 115

4.2.1分区管理 116

4.2.2配置算法 118

4.2.3覆盖技术 119

4.2.4交换技术 120

4.3页式管理 121

4.3.1简单分页 122

4.3.2辅助寄存器与快表 123

4.3.3页表保护 125

4.3.5反向页表 126

4.3.4多级分页 126

4.3.6共享页 127

43.7页式管理的优缺点 128

4.4段式管理 128

4.4.1简单分段 129

4.4.2段式地址转换 131

4.4.3共享与保护 132

4.4.4碎片管理 133

4.4.5段式管理的特点 133

4.5段页式管理 134

4.6虚拟内存背景知识 136

4.6.1分页式虚拟存储 137

4.6.2分段式虚拟存储 138

4.7虚拟内存请求页式管理 138

4.7.1基本概念 139

4.7.2请求页式管理工作性能 141

4.8虚拟内存的页替换算法 143

4.8.1基本机制 143

4.8.2先入先出策略（FIFO） 145

4.8.3理想页置换算法 147

4.8.4 LRU算法 148

4.8.5 LRU近似算法 149

4.8.6计数算法 151

4.8.7页缓冲算法 151

4.9虚拟内存的页面分配 152

4.9.1最小页面数 152

4.9.2分配算法 153

4.9.3全局替换与局域替换 154

4.10抖动（Thrashing） 154

4.10.1抖动的原因 154

4.10.2局部性原理与工作集概念 155

4.10.3缺页率 157

小结 157

综合练习四 159

一、选择题 159

二、填空题 160

三、简答题 160

四、应用题 160

第5章文件系统 162

5.1文件系统的概念 162

5.1.1 文件属性 162

5.1.2文件操作 163

5.1.3文件类型 165

5.1.4文件结构 166

5.2.2直接访问 168

5.2.1顺序访问 168

5.2文件访问方式 168

5.2.3其他文件访问形式 169

5.3 目录结构 170

5.3.1一级目录 171

5.3.2两级目录 172

5.3.3树形目录结构 173

5.3.4非循环图目录结构 175

5.3.5一般图形目录结构 177

5.4文件保护 178

5.4.1文件访问类型 178

5.4.2访问表和组 179

5.4.3其他文件保护方式 180

5.5文件系统结构 180

5.6文件存储空间分配与管理 181

5.6.1连续分配 182

5.6.2链接分配 183

5.6.3索引分配 185

5.6.4分配算法性能 187

5.6.5空闲空间管理 188

小结 189

综合练习五 190

一、选择题 190

二、填空题 191

三、简答题 191

四、应用题 191

第6章I/O系统 192

6.1 引言 192

6.2 I/O硬件 193

6.2.1设备控制器 194

6.2.2直接存储器访问 195

6.2.3通道方式和输入／输出处理器 196

6.3数据传送控制方式 198

6.3.1程序方式 199

6.3.2中断方式 200

6.3.3 DMA方式 204

6.3.4通道控制方式 207

6.4 I/O子系统核心 209

6.4.1 I/O调度 209

6.4.2缓冲技术 209

6.4.3中断技术 210

6.4.4出错处理 211

6.4.5 I/O请求处理 212

6.5磁盘结构 213

6.6.1FCFS调度 214

6.6磁盘调度 214

6.6.2 SSTF调度 215

6.6.3 SCAN调度 215

6.6.4 C-SCAN调度 216

6.6.5 LOOK调度 216

6.6.6磁盘调度算法的选择 217

6.7磁盘管理 218

6.7.1磁盘格式化 218

6.7.2引导块 219

6.7.3坏块 219

6.8空间交换管理 220

6.8.1交换空间的使用 221

6.8.2交换空间分配 221

6.8.3交换空间管理 221

6.9磁盘可靠性 222

6.1 0稳定存储 223

小结 224

综合练习六 225

一、选择题 225

二、填空题 226

三、简答题 226

四、应用题 227

第7章分布式通信 228

7.1背景知识 228

7.1.1分布式系统的优点 228

7.1.2网络拓扑结构 229

7.1.3网络类型 231

7.2通信 233

7.2.1命名和名字协议 234

7.2.2路由策略 234

7.2.3连接策略 236

7.2.4竞争 237

7.3通信协议 237

7.3.1 OSI参考模型 237

7.3.2TCP/IP参考模型 240

7.3.3差错检测 241

7.3.4通信示例 242

7.4套接字编程 242

7.4.1 Java套接字 243

7.4.2TCP套接字实例 244

7.5远程方法调用 246

7.5.1服务器开发 247

7.5.2客户机开发 250

7.5.3程序运行 254

7.6 CORBA 254

7.6.1服务器开发 255

7.6.2客户端开发 256

小结 256

综合练习七 257

一、选择题 257

二、填空题 257

三、简答题 258

四、应用题 258

第8章分布式管理 259

8.1事件排序 259

8.1.1前于关系 259

8.1.2实现 260

8.2互斥现象 261

8.2.1集中式算法 261

8.2.2分布式算法 263

8.2.3令牌环算法 264

8.2.4三种算法比较 265

8.3死锁处理 265

8.3.1死锁预防 266

8.3.2死锁检测 267

8.4选举算法 269

8.4.1欺负（bully）算法 270

8.4.2环算法 271

8.5分布式文件系统 271

8.5.1概述 271

8.5.2文件和目录服务 273

8.5.3命名透明性 274

8.5.4文件命名方法 274

8.5.5文件复制 275

8.6分布式缓存管理 276

8.6.2缓存的一致性 277

8.6.1缓存的位置 277

8.7系统示例：NFS 279

8.7.1 NFS结构 279

8.7.2 NFS协议 280

8.7.3 NFS实现 281

8.8分布式文件系统的发展 283

8.8.1硬件 283

8.8.2可扩充性 284

8.8.3广域网 284

8.8.4其他 284

小结 285

综合练习八 285

一、选择题 285

二、填空题 286

四、应用题 287

三、简答题 287

第9章系统安全问题 288

9.1安全威胁 288

9.1.1威胁的类型 288

9.1.2对计算机系统资源的威胁 289

9.2数据加密技术 291

9.2.1数据加密技术的发展 291

9.2.2数据加密模型 292

9.2.3加密算法的类型 292

9.3访问控制技术和认证技术 293

9.3.1访问矩阵（Access Matrix） 293

9.3.2认证（authentication） 294

9.4入侵者 295

9.4.1入侵技术 295

9.4.2口令 296

9.4.3口令的选择 298

9.4.4入侵检测 299

9.5恶意软件 301

9.5.1恶意程序 301

9.5.2病毒的本质 303

9.5.3病毒的类型 303

9.5.4宏病毒 304

9.5.5反病毒方法 305

9.6可靠系统 305

小结 306

综合练习九 307

一、选择题 307

二、填空题 307

三、简答题 308

四、应用题 308

10.1 UNIX的历史 309

第10章UNIX操作系统 309

10.2设计总则 311

10.3 Shell命令 314

10.3.1 Shell的定义和基本功能 314

10.3.2 UNIX系统中标准流的定义 314

10.3.3 Shell命令解释功能 314

10.3.4 Shell的过滤功能 316

10.4进程管理 317

10.4.1 UNIX中进程的描述 317

1 0.4.2进程的创建和消亡 318

10.4.3 UNIX进程调度与管理 319

10.4.4 UNIX中进程的通信 320

10.5内存管理 321

10.5.1交换（Swapping） 321

10.5.2分页（Paging） 322

10.6.1 UNIX中的文件 323

10.6文件系统 323

1 0.6.2文件系统设计 325

10.6.3文件的检索 326

10.6.4文件I/O 327

10.6.5文件的存储 327

10.7 I/O系统 329

10.7.1 UNIX I/O设备管理结构 330

10.7.2设备状态及设备控制 330

10.7.3设备的读写方法 330

10.8网络 331

10.8.1 UNIX网络分层结构 331

10.8.2 UNIX网络协议 331

综合练习十 332

一、选择题 332

小结 332

二、填空题 333

三、简答题 333

四、应用题 334

第11章Linux操作系统 335

11.1 Linux的历史 335

11.2 Linux系统概述 336

11.2.1 Linux内核 336

11.2.2 Linux Shell 336

11.2.3 Linux文件结构 336

11.2.4 Linux实用工具 337

11.3 Linux内核概况 337

11.4进程管理 338

11.4.1进程和线程的基本概念 338

11.4.2如何管理进程 340

11.4.3进程调度 341

11.4.4 Linux运行模式 343

11.4.5内存管理 344

11.5文件系统 346

11.5.1 Linux核心文件系统简介 347

11.5.2虚拟文件系统（VFS） 348

11.5.3 EXTended2文件 349

系统（EXT2fs） 349

11.6跨进程通信 350

11.6.1信号 350

11.6.2管道 350

11.6.3系统VIPC机制 351

11.7网络结构 351

11.8 Linux内核解读入门（补充） 351

小结 352

二、填空题 353

综合练习十一 353

一、选择题 353

三、简答题 354

四、应用题 354

第12章Windows 2003操作系统 355

12.1 Windows 2003的历史 355

12.2设计总则 356

12.3系统架构 357

12.3.1硬件抽象层（HAL） 358

12.3.2内核（Kernel） 358

12.4执行体 362

12.4.1面向对象管理机制 362

12.4.2对象命名 362

12.4.3虚拟内存管理器 362

12.4.4进程管理器 365

12.4.5本地过程调用（LPC） 366

12.4.6 I/O管理器（I/O系统） 367

12.4.7安全监控 367

12.5外部环境子系统 367

12.5.1 Win32子系统 368

12.5.2 POSIX子系统 368

1 2.5.3 OS/2子系统 368

12.5.4安全子系统 369

12.6 Windows 2003文件系统（NTFS） 369

12.6.1 NTFS在磁盘上的结构 369

12.6.2可恢复支持 373

12.6.3 NTFS的安全性 374

1 2.6.4容错支持 376

12.7 Windows 2003网络架构 377

1 2.7.1 ISO/OSI参考模型 377

12.7.2传输协议 379

12.7.3分布式应用机制 . 380

12.7.4复位向与服务 381

1 2.7.5域的基本管理 382

12.7.6 TCP/IP网络命名机制 382

1 2.7.7 IIS（Intemet信息服务） 384

12.8编程接口 385

12.8.1窗口管理函数 385

12.8.2国际性特性函数 386

12.8.3图形设备接口函数 386

12.8.4网络服务函数 387

12.8.5系统服务函数 387

小结 388

综合练习十二 388

一、选择题 388

四、应用题 389

三、简答题 389

二、填空题 389

附录AJava语言基础 390

A.1 Java语言简介 390

A.1.1一个JavaApplication程序 390

A.1.2数据类型 391

A.1.3标识符 391

A.1.4运算符 392

A.1.5 语句 392

A.1.6函数 394

A.1.7类和对象 394

A.1.8数组 396

A.1.9包 397

A.2继承 397

A.3抽象类和接口 398

A.4异常处理 402

A.5 Application和Applet 403

参考答案 405

第1章 405

第2章 406

第3章 407

第4章 409

第5章 411

第6章 412

第7章 414

第8章 415

第9章 417

第10章 418

第11章 419

第12章 420

参考文献 422