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第1章 绪论1

1.1什么是操作系统1

1.1.1计算机系统2

1.1.2操作系统定义2

1.1.3引入操作系统的目的3

1.2操作系统的基本特征3

1.2.1操作系统的功能3

1.2.2操作系统的特性5

1.3操作系统的发展历史6

1.3.1手工操作阶段6

1.3.2批处理系统7

1.3.3多道程序系统8

1.3.4分时操作系统10

1.3.5实时操作系统10

1.3.6通用操作系统10

1.3.7操作系统的进一步发展10

1.4操作系统的类型11

1.4.1批处理操作系统11

1.4.2分时系统11

1.4.3实时系统12

1.4.4通用操作系统13

1.4.5网络操作系统14

1.4.6分布式操作系统14

1.5实用操作系统介绍14

1.5.1 UNIX14

1.5.2 Linux15

1.5.3 MS-DOS16

1.5.4 Windows16

1.5.5网络操作系统17

1.6操作系统的安装与引导17

1.6.1基本硬件需求17

1.6.2安装准备18

1.6.3安装过程19

1.7操作系统的运行环境20

1.7.1中央处理机20

1.7.2存储器21

1.8自由软件Linux22

1.8.1概述22

1.8.2分类23

1.8.3意义24

1.9如何学习操作系统24

1.9.1操作系统是计算机资源的管理者24

1.9.2用户界面的观点24

1.9.3进程管理观点25

1.9.4虚拟机观点25

1.9.5软件的观点25

1.10小结25

习题26

第2章 作业管理27

2.1概述27

2.1.1作业的建立28

2.1.2作业控制方式28

2.2操作系统的用户接口29

2.3 Linux的用户接口30

2.3.1 Linux命令控制界面30

2.3.2 Linux的编程界面30

2.4小结31

习题31

第3章 进程管理32

3.1进程的基本概念32

3.1.1程序的顺序与并发执行32

3.1.2进程的定义及特征35

3.1.3进程的状态及转换36

3.2进程描述37

3.2.1进程的组成37

3.2.2进程控制块38

3.3进程控制40

3.3.1进程空间40

3.3.2进程控制原语40

3.3.3进程上下文42

3.4线程42

3.4.1线程的基本概念及分类42

3.4.2线程的状态及转换43

3.4.3线程的应用44

3.5 Linux的进程模型45

3.5.1 Linux的进程控制块45

3.5.2 Linux进程的创建和撤销46

3.5.3 Linux进程的状态及其转换47

3.6 Linux系统的线程机制48

3.7作业和进程调度49

3.7.1作业和进程的分级调度49

3.7.2调度算法51

3.8 Linux的进程调度57

3.8.1调度的时机57

3.8.2调度算法58

3.9进程互斥59

3.9.1临界区与进程互斥60

3.9.2互斥的加锁实现62

3.9.3信号量和P、V原语63

3.9.4利用P、V原语实现进程互斥64

3.10进程同步65

3.10.1进程同步的基本概念65

3.10.2经典的进程同步问题68

3.11进程通信70

3.11.1进程通信的类型71

3.11.2消息传递通信72

3.12死锁73

3.12.1死锁的基本概念74

3.12.2进程死锁的解决方案75

3.12.3典型的进程死锁解决方案——银行家算法76

3.13 Linux中的线程同步79

3.14 Linux中的进程通信机制79

3.14.1管道80

3.14.2 System V的IPC通信机制80

3.15小结84

习题85

第4章 内存管理88

4.1内存管理功能88

4.1.1地址重定位88

4.1.2内存分配与回收90

4.1.3内存共享与保护91

4.1.4虚拟存储91

4.2分区管理92

4.2.1单一分区分配法92

4.2.2多重固定分区分配方法93

4.2.3多重动态分区分配方法94

4.2.4伙伴系统96

4.3页式管理97

4.3.1基本概念97

4.3.2静态分页管理99

4.3.3请求分页管理99

4.4段式管理102

4.4.1基本概念102

4.4.2简单分段103

4.4.3请求分段103

4.5段页式管理104

4.5.1实现原理104

4.5.2地址转换104

4.6 Linux存储管理105

4.7小结106

习题106

第5章 设备管理107

5.1设备管理概述107

5.2 I/O系统的硬件结构108

5.2.1基本概念108

5.2.2 I/O设备类型108

5.2.3 I/O设备的物理特性109

5.2.4 I/O系统的硬件组织109

5.3 I/O控制方式109

5.3.1程序直接控制方式109

5.3.2中断控制方式110

5.3.3 DMA方式110

5.3.4通道控制方式110

5.4 I/O系统的软件组织112

5.5缓冲技术113

5.5.1缓冲技术的引入113

5.5.2单缓冲114

5.5.3双缓冲114

5.5.4缓冲池115

5.6设备分配117

5.6.1设备分配中的数据结构117

5.6.2设备分配时应考虑的因素120

5.6.3独占设备的分配程序121

5.7 SPOOLing技术121

5.7.1 SPOOLing系统的组成122

5.7.2利用SPOOLing技术共享打印机122

5.8设备处理122

5.8.1设备驱动程序123

5.8.2 I/O中断处理程序123

5.9磁盘调度124

5.9.1磁盘I/O时间125

5.9.2磁盘的移臂调度125

5.9.3磁盘的优化分布127

5.10Linux设备管理128

5.10.1特别文件128

5.10.2设备驱动程序和内核之间的接口129

5.10.3字符设备和块设备130

5.10.4主设备号与次设备号130

5.10.5设备文件131

5.10.6 I/O空间以及I/O端口操作131

5.10.7设备驱动程序接口132

5.10.8字符设备和块设备驱动133

5.10.9 Linux设备驱动程序135

5.11小结138

习题138

第6章 文件管理140

6.1概述140

6.1.1文件与文件系统140

6.1.2文件的分类141

6.2文件结构与存取方式142

6.2.1文件存取方式142

6.2.2文件的逻辑结构143

6.2.3文件的存储介质145

6.2.4文件的物理结构146

6.2.5记录的成组与分解150

6.3文件目录151

6.3.1文件控制块与目录项151

6.3.2文件目录结构151

6.3.3目录的改进153

6.4磁盘存储空间的管理154

6.5文件系统的层次结构与文件系统的界面157

6.5.1文件系统的层次结构157

6.5.2文件系统的实现158

6.5.3文件系统的界面159

6.6文件的共享162

6.7文件的保护、保密和安全164

6.7.1文件的保护164

6.7.2文件的保密166

6.7.3文件的安全168

6.8 Linux文件系统168

6.8.1虚拟文件系统168

6.8.2文件系统的注册、注销、安装与卸载172

6.8.3 Linux文件系统的缓存机制172

6.8.4 EXT2文件系统173

6.9小结176

习题177

第7章 操作系统的安全性179

7.1安全性概述179

7.2安全操作系统的概念及发展180

7.2.1安全操作系统的概念及重要性180

7.2.2安全操作系统的发展181

7.3安全操作系统的一般模型及开发方法182

7.3.1安全操作系统的一般模型182

7.3.2安全操作系统的开发方法183

7.3.3安全操作系统的开发过程184

7.4 Linux系统的安全185

7.4.1 Linux系统的安全措施185

7.4.2 Linux系统的安全漏洞186

7.4.3 Linux系统的安全增强建议186

7.5小结188

习题188

第8章 复杂计算环境下的操作系统189

8.1计算机系统的分类189

8.2并行计算机操作系统190

8.2.1并行计算机系统190

8.2.2多处理机操作系统191

8.3计算机网络操作系统194

8.3.1计算机网络简介194

8.3.2计算机网络体系结构与协议195

8.3.3网络操作系统的发展及分类197

8.3.4网络操作系统的功能198

8.3.5网络操作系统提供的服务200

8.4分布式操作系统201

8.4.1分布式操作系统的特点201

8.4.2分布式操作系统的构成202

8.4.3分布式系统的通信203

8.4.4分布式操作系统的资源管理205

8.4.5分布式进程管理205

8.4.6分布式进程的同步、互斥与死锁206

8.4.7分布式文件系统208

8.5集群操作系统208

8.5.1集群系统概述208

8.5.2集群操作系统210

8.6网格操作系统211

8.6.1网格的体系结构211

8.6.2网格操作系统211

8.7小结213

习题213

附录A操作系统上机实验215

实验一 熟悉Linux基本操作215

实验二 进程创建，父子进程同步216

实验三Linux进程控制218

实验四Linux进程通信（1）219

实验五Linux进程通信（2）220

实验六Linux内存管理224

实验七 设备管理225

附录B Linux基本命令229

参考文献232