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第1章 绪论1

1.1 操作系统概念1

1.2 操作系统的历史2

1.2.1 手工操作阶段2

1.2.2 早期批处理3

1.2.3 多道程序系统5

1.2.4 分时操作系统6

1.2.5 实时操作系统6

1.2.6 通用操作系统7

1.2.7 操作系统的进一步发展7

1.3 操作系统的基本类型8

1.3.1 批处理操作系统8

1.3.2 分时系统9

1.3.3 实时系统9

1.3.4 通用操作系统10

1.3.5 个人计算机上的操作系统10

1.3.6 网络操作系统10

1.3.7 分布式操作系统11

1.4 操作系统功能11

1.4.1 处理机管理12

1.4.2 存储管理12

1.4.3 设备管理12

1.4.4 信息管理（文件系统管理）12

1.4.5 用户接口13

1.5 计算机硬件简介13

1.5.1 计算机的基本硬件元素13

1.5.2 与操作系统相关的几种主要寄存器14

1.5.3 存储器的访问速度15

1.5.4 指令的执行与中断15

1.5.5 操作系统的启动16

1.6 算法的描述16

1.7 研究操作系统的几种观点17

1.7.1 计算机资源管理者的观点18

1.7.2 用户界面的观点18

1.7.3 进程管理的观点18

本章小结18

习题19

第2章 操作系统用户界面20

2.1 简介20

2.2 一般用户的输入输出界面21

2.2.1 作业的定义21

2.2.2 作业组织21

2.2.3 一般用户的输入输出方式22

2.3 命令控制界面24

2.4 Linux与Windows的命令控制界面25

2.4.1 Linux的命令控制界面25

2.4.2 Windows的命令控制界面27

2.5 系统调用29

2.6 Linux和Windows的系统调用31

2.6.1 Linux系统调用31

2.6.2 Windows系统调用32

本章小结33

习题34

第3章 进程管理35

3.1 进程的概念35

3.1.1 程序的并发执行35

3.1.2 进程的定义39

3.2 进程的描述39

3.2.1 进程控制块40

3.2.2 进程上下文41

3.2.3 进程上下文切换43

3.2.4 进程空间与大小43

3.3 进程状态及其转换44

3.3.1 进程状态44

3.3.2 进程状态转换44

3.4 进程控制45

3.4.1 进程创建与撤销45

3.4.2 进程的阻塞与唤醒47

3.5 进程互斥47

3.5.1 资源共享所引起的制约47

3.5.2 互斥的加锁实现50

3.5.3 信号量和P、V原语51

3.5.4 用P、V原语实现进程互斥54

3.6 进程同步55

3.6.1 同步的概念55

3.6.2 私用信号量56

3.6.3 用P、V原语操作实现同步57

3.6.4 生产者－消费者问题58

3.7 进程通信59

3.7.1 进程的通信方式59

3.7.2 消息缓冲机制60

3.7.3 邮箱通信61

3.7.4 进程通信的实例——和控制台的通信62

3.7.5 进程通信的实例——管道66

3.8 死锁问题69

3.8.1 死锁的概念69

3.8.2 死锁的消除方法70

3.9 线程的概念71

3.9.1 为什么要引入线程71

3.9.2 线程的基本概念72

3.9.3 线程与进程的区别72

3.9.4 线程的适用范围73

3.1 0线程分类与执行74

3.1 0.1 线程的分类74

3.1 0.2 线程的执行特性76

本章小结77

习题77

第4章 处理机调度79

4.1 分级调度79

4.1.1 作业的状态及其转换79

4.1.2 调度的层次80

4.1.3 作业与进程的关系81

4.2 作业调度81

4.2.1 作业调度功能81

4.2.2 作业调度目标与性能衡量82

4.3 进程调度84

4.3.1 进程调度的功能84

4.3.2 进程调度的时机85

4.3.3 进程调度性能评价86

4.4 调度算法86

4.5 算法评价90

4.5.1 FCFS方式的调度性能分析90

4.5.2 轮转法调度性能评价93

4.5.3 线性优先级法的调度性能94

4.6 实时系统调度方法95

4.6.1 实时系统的特点95

4.6.2 实时调度算法的分类97

4.6.3 时限调度算法与频率单调调度算法97

本章小结99

习题99

第5章 存储管理101

5.1 存储管理的功能101

5.1.1 虚拟存储器101

5.1.2 地址变换102

5.1.3 内外存数据传输的控制104

5.1.4 内存的分配与回收104

5.1.5 内存信息的共享与保护105

5.2 分区存储管理106

5.2.1 分区管理基本原理106

5.2.2 分区的分配与回收108

5.2.3 有关分区管理其他问题的讨论111

5.3 覆盖与交换技术112

5.3.1 覆盖技术112

5.3.2 交换技术113

5.4 页式管理115

5.4.1 页式管理的基本原理115

5.4.2 静态页面管理115

5.4.3 动态页式管理118

5.4.4 请求页式管理中的置换算法120

5.4.5 存储保护123

5.4.6 页式管理的优缺点123

5.5 段式与段页式管理124

5.5.1 段式管理的基本思想124

5.5.2 段式管理的实现原理124

5.5.3 段式管理的优缺点128

5.5.4 段页式管理的基本思想129

5.5.5 段页式管理的实现原理129

5.6 局部性原理和抖动问题131

本章小结134

习题134

第6章 进程与存储管理示例136

6.1 Linux进程和存储管理简介136

6.2 Linux进程结构139

6.2.1 进程的概念139

6.2.2 进程的虚拟地址结构140

6.2.3 进程上下文141

6.2.4 进程的状态和状态转换143

6.2.5 小结145

6.3 Linux进程控制145

6.3.1 Linux启动及进程树的形成145

6.3.2 进程控制146

6.4 Linux进程调度149

6.5 Linux进程通信152

6.5.1 Linux的低级通信152

6.5.2 进程间通信153

6.6 Linux存储管理161

6.6.1 虚存空间和管理161

6.6.2 请求调页技术163

本章小结165

习题166

第7章 Windows的进程与内存管理167

7.1 Windows NT的特点及相关的概念167

7.1.1 Windows NT体系结构的特点167

7.1.2 Windows的管理机制168

7.2 Windows进程和线程169

7.2.1 Windows的进程和线程的定义170

7.2.2 进程和线程的关联170

7.2.3 Windows进程的结构170

7.2.4 Windows线程的结构171

7.2.5 Windows进程和线程的创建172

7.3 Windows处理器调度机制173

7.3.1 调度优先级174

7.3.2 线程状态174

7.3.3 线程调度机制175

7.4 Windows的内存管理176

7.4.1 内存管理器177

7.4.2 内存管理的机制177

7.5 虚拟地址空间178

7.5.1 虚拟地址空间布局178

7.5.2 虚拟地址转换179

7.6 页面调度181

7.6.1 缺页处理181

7.6.2 工作集及页面调度策略182

7.6.3 页框号和物理内存管理182

本章小结183

习题184

第8章 文件系统185

8.1 文件系统的概念185

8.2 文件的逻辑结构与存取方法187

8.2.1 逻辑结构187

8.2.2 存取方法189

8.3 文件的物理结构与存储设备191

8.3.1 文件的物理结构192

8.3.2 文件存储设备194

8.4 文件存储空间管理195

8.5 文件目录管理197

8.5.1 文件的组成198

8.5.2 文件目录198

8.5.3 便于共享的文件目录200

8.5.4 目录管理201

8.6 文件存取控制203

8.7 文件的使用205

8.8 文件系统的层次模型205

本章小结207

习题208

第9章 设备管理210

9.1 引言210

9.1.1 设备的类别210

9.1.2 设备管理的功能和任务211

9.2 数据传送控制方式212

9.2.1 程序直接控制方式212

9.2.2 中断方式213

9.2.3 DMA方式215

9.2.4 通道控制方式217

9.3 中断技术219

9.3.1 中断的基本概念219

9.3.2 中断的分类与优先级219

9.3.3 软中断220

9.3.4 中断处理过程220

9.4 缓冲技术222

9.4.1 缓冲的引入222

9.4.2 缓冲的种类222

9.4.3 缓冲池的管理223

9.5 设备分配225

9.5.1 设备分配用数据结构225

9.5.2 设备分配的原则227

9.5.3 设备分配算法228

9.6 I/O进程控制228

9.6.1 I/O控制的引入228

9.6.2 I/O控制的功能228

9.6.3 I/O控制的实现229

9.7 设备驱动程序230

本章小结230

习题231

第10章 Linux文件系统233

10.1 Linux文件系统的特点与文件类别233

10.1.1 特点233

10.1.2 文件类型234

10.2 Linux的虚拟文件系统235

10.2.1 虚拟文件系统框架235

10.2.2 Linux虚拟文件系统的数据结构235

10.2.3 VFS的系统调用241

10.3 文件系统的注册和挂装242

10.3.1 文件系统注册242

10.3.2 已挂装文件系统描述符链表243

10.3.3 挂装根文件系统244

10.3.4 挂装一般文件系统245

10.3.5 卸载文件系统246

10.4 进程与文件系统的联系246

10.4.1 系统打开文件表246

10.4.2 用户打开文件表246

10.4.3 进程的当前目录和根目录247

10.5 ext2文件系统247

10.5.1 ext2文件系统的存储结构247

10.5.2 ext2文件系统主要的磁盘数据结构248

10.5.3 ext2文件系统的内存数据结构251

10.5.4 数据块寻址252

10.6 块设备驱动253

10.6.1 设备配置253

10.6.2 设备驱动程序的接口254

10.7 字符设备驱动255

本章小结256

习题257

第11章 Windows的设备管理和文件系统258

11.1 Windows I/O系统的结构258

11.1.1 设计目标258

11.1.2 设备管理服务258

11.2 设备驱动程序和I/O处理259

11.2.1 设备驱动类型和结构260

11.2.2 Windows的I/O处理260

11.3 Windows的文件系统262

11.3.1 Windows磁盘管理263

11.3.2 Windows文件系统格式263

11.3.3 Windows文件系统驱动264

11.4 NTFS文件系统264

11.4.1 NTFS的特点264

11.4.2 NTFS的磁盘结构265

11.4.3 NTFS的文件系统恢复266

本章小结267

习题268

第12章 嵌入式操作系统简介269

12.1 嵌入式操作系统的总体架构269

12.1.1 嵌入式操作系统特点及分类269

12.1.2 嵌入式操作系统的总体架构270

12.2 嵌入式操作系统的任务管理273

12.2.1 多任务机制273

12.2.2 任务状态和任务状态迁移274

12.2.3 任务调度275

12.2.4 任务间通信276

12.2.5 VxWorks任务管理278

12.3 内存管理281

12.3.1 动态内存管理机制282

12.3.2 VxWorks动态内存管理函数282

12.3.3 虚拟内存管理机制283

12.3.4 VxWorks虚拟内存管理284

12.4 设备管理与文件系统285

12.4.1 I/O系统内部结构285

12.4.2 实时内核的中断管理286

12.4.3 基本I/O操作流程287

12.4.4 VxWorks的I/O接口287

12.4.5 文件系统架构及操作288

12.4.6 VxWorks文件系统289

12.5 嵌入式操作系统的开发290

12.5.1 集成开发环境Tornado291

12.5.2 VxWorks的交叉编译开发环境294

12.5.3 实例开发的设计与实现过程296

本章小结297

习题298

参考文献299