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第1章 操作系统引论1

1.1 操作系统的目标和作用1

1.1.1 操作系统的目标1

1.1.2 操作系统的作用2

1.1.3 推动操作系统发展的主要动力3

1.2 操作系统的发展过程4

1.2.1 无操作系统的计算机系统4

1.2.2 单道批处理系统5

1.2.3 多道批处理系统6

1.2.4 分时系统8

1.2.5 实时系统9

1.3 操作系统的基本特性10

1.3.1 并发10

1.3.2 共享11

1.3.3 虚拟11

1.3.4 异步12

1.4 操作系统的主要功能12

1.4.1 处理机管理功能13

1.4.2 存储器管理功能14

1.4.3 设备管理功能15

1.4.4 文件管理功能16

1.4.5 用户接口17

1.5 操作系统的结构设计18

1.5.1 软件工程的基本概念18

1.5.2 传统的操作系统结构18

1.5.3 微内核操作系统结构20

1.6 小结22

1.7 学习加油站23

1.7.1 答疑解惑23

1.7.2 典型例题与考研真题解析24

1.7.3 综合题详解27

1.8 习题28

第2章 进程管理31

2.1 进程的基本概念31

2.1.1 程序的顺序执行及其特征31

2.1.2 前趋图32

2.1.3 程序的并发执行及其特征33

2.1.4 进程的特征与状态34

2.1.5 进程控制块37

2.2 进程控制39

2.2.1 进程的创建40

2.2.2 进程的终止41

2.2.3 进程的阻塞与唤醒42

2.2.4 进程的挂起与激活42

2.3 进程同步43

2.3.1 进程同步的基本概念43

2.3.2 信号量机制46

2.3.3 信号量的应用49

2.4 经典进程的同步问题51

2.4.1 生产者-消费者问题52

2.4.2 哲学家进餐问题54

2.4.3 读者-写者问题55

2.5 管程机制57

2.5.1 管程的基本概念57

2.5.2 利用管程解决生产者-消费者问题59

2.6 进程通信60

2.6.1 进程通信的类型60

2.6.2 消息传递通信的实现方法61

2.6.3 消息传递系统实现中的若干问题63

2.6.4 消息缓冲队列通信机制64

2.7 线程66

2.7.1 线程的基本概念66

2.7.2 线程间的同步和通信67

2.7.3 内核支持线程和用户级线程68

2.7.4 线程控制69

2.8 小结70

2.9 学习加油站70

2.9.1 答疑解惑70

2.9.2 典型例题与考研真题解析72

2.9.3 综合题详解75

2.10 习题82

第3章 处理机调度与死锁86

3.1 处理机调度的基本概念86

3.1.1 高级、中级和低级调度86

3.1.2 调度队列模型88

3.1.3 选择调度方式和调度算法的若干准则89

3.2 调度算法91

3.2.1 先来先服务和短作业（进程）优先调度算法91

3.2.2 高优先权优先调度算法92

3.2.3 基于时间片的轮转调度算法94

3.3 实时调度97

3.3.1 实现实时调度的基本条件97

3.3.2 实时调度算法的分类99

3.3.3 常用的几种实时调度算法100

3.4 多处理机系统中的调度101

3.4.1 多处理器系统的类型101

3.4.2 进程分配方式102

3.4.3 进程（线程）调度方式103

3.5 产生死锁的原因和必要条件105

3.5.1 产生死锁的原因105

3.5.2 产生死锁的必要条件107

3.5.3 处理死锁的基本方法108

3.6 预防死锁的方法108

3.6.1 预防死锁108

3.6.2 系统安全状态109

3.6.3 利用银行家算法避免死锁110

3.7 死锁的检测与解除114

3.7.1 死锁的检测114

3.7.2 死锁的解除116

3.8 小结116

3.9 学习加油站116

3.9.1 答疑解惑116

3.9.2 典型例题与考研真题解析118

3.9.3 综合题详解123

3.10 习题127

第4章 存储器管理130

4.1 程序的装入和链接130

4.1.1 程序的装入131

4.1.2 程序的链接132

4.2 连续分配方式134

4.2.1 单一连续分配134

4.2.2 固定分区分配134

4.2.3 动态分区分配135

4.2.4 动态重定位分区分配138

4.2.5 对换141

4.3 基本分页存储管理方式141

4.3.1 页面与页表142

4.3.2 地址变换机构143

4.3.3 两级和多级页表145

4.4 基本分段存储管理方式148

4.4.1 分段存储管理方式的引入148

4.4.2 分段系统的基本原理149

4.4.3 信息共享150

4.4.4 段页式存储管理方式151

4.5 虚拟存储器的基本概念153

4.5.1 虚拟存储器的引入154

4.5.2 虚拟存储器的实现方法155

4.5.3 虚拟存储器的特征156

4.6 请求分页存储管理方式156

4.6.1 请求分页中的硬件支持156

4.6.2 内存分配策略和分配算法158

4.6.3 调页策略160

4.7 页面置换算法161

4.7.1 最佳置换算法和先进先出置换算法161

4.7.2 最近最久未使用（LRU）置换算法162

4.7.3 Clock置换算法164

4.8 请求分段存储管理方式166

4.8.1 请求分段中的硬件支持166

4.8.2 分段的共享与保护168

4.9 小结169

4.10 学习加油站170

4.10.1 答疑解惑170

4.10.2 典型例题与考研真题解析173

4.10.3 综合题详解179

4.11 习题181

第5章 设备管理187

5.1 I/O系统187

5.1.1 I/O设备187

5.1.2 设备控制器189

5.1.3 I/O通道191

5.1.4 总线系统193

5.2 I/O控制方式194

5.2.1 程序I/O方式194

5.2.2 中断驱动I/O控制方式195

5.2.3 直接存储器访问I/O控制方式195

5.2.4 I/O通道控制方式197

5.3 缓冲管理198

5.3.1 缓冲的引入198

5.3.2 单缓冲和双缓冲199

5.3.3 循环缓冲200

5.3.4 缓冲池（Buffer Pool）202

5.4 设备分配203

5.4.1 设备分配中的数据结构204

5.4.2 设备分配时应考虑的因素205

5.4.3 设备独立性206

5.4.4 独占设备的分配程序208

5.4.5 SPOOLing技术208

5.5 设备处理210

5.5.1 设备驱动程序的功能和特点210

5.5.2 设备驱动程序的处理过程211

5.5.3 中断处理程序的处理过程213

5.6 磁盘存储器管理214

5.6.1 磁盘性能简述215

5.6.2 磁盘调度216

5.6.3 磁盘高速缓存（Disk Cache）219

5.6.4 提高磁盘I/O速度的其他方法221

5.6.5 廉价磁盘冗余阵列222

5.7 小结223

5.8 学习加油站224

5.8.1 答疑解惑224

5.8.2 典型例题与考研真题解析227

5.8.3 综合题详解229

5.9 习题230

第6章 文件管理234

6.1 文件和文件系统234

6.1.1 数据项、记录和文件235

6.1.2 文件类型和文件系统模型236

6.1.3 文件操作237

6.2 文件的逻辑结构239

6.2.1 文件逻辑结构的类型239

6.2.2 顺序文件240

6.2.3 索引文件241

6.2.4 索引顺序文件242

6.2.5 直接文件和哈希文件243

6.3 外存分配方式243

6.3.1 连续分配243

6.3.2 链接分配245

6.3.3 索引分配246

6.4 目录管理250

6.4.1 文件控制块和索引结点250

6.4.2 目录结构252

6.4.3 目录查询技术255

6.5 文件存储空间的管理256

6.5.1 空闲表法和空闲链表法257

6.5.2 位示图法258

6.5.3 成组链接法259

6.6 文件共享与文件保护260

6.6.1 基于索引结点的共享方式260

6.6.2 利用符号链实现文件共享261

6.6.3 磁盘容错技术262

6.7 数据一致性控制264

6.7.1 事务264

6.7.2 检查点265

6.7.3 并发控制266

6.7.4 重复数据的数据一致性问题267

6.8 小结269

6.9 学习加油站269

6.9.1 答疑解惑269

6.9.2 典型例题与考研真题解析271

6.9.3 综合题详解276

6.10 习题278

第7章 操作系统的接口281

7.1 联机命令接口281

7.1.1 联机命令的类型281

7.1.2 键盘终端处理程序283

7.1.3 命令解释程序285

7.2 Shell命令语言287

7.2.1 简单命令287

7.2.2 重定向与管道命令289

7.2.3 通信命令291

7.2.4 后台命令292

7.3 系统调用292

7.3.1 系统调用的基本概念292

7.3.2 系统调用的类型293

7.3.3 系统调用的实现294

7.4 小结297

7.5 习题297

第8章 网络操作系统298

8.1 计算机网络概述298

8.1.1 计算机网络的拓扑结构298

8.1.2 计算机广域网络301

8.1.3 计算机局域网络303

8.1.4 开放系统互连参考模型304

8.2 客户／服务器模式306

8.2.1 客户／服务器模式的形成及其优点306

8.2.2 两层结构的客户／服务器模式307

8.2.3 三层结构的客户／服务器模式的引入308

8.2.4 两层客户／服务器与三层客户／服务器的比较309

8.3 网络操作系统的功能310

8.3.1 数据通信功能310

8.3.2 资源共享功能312

8.3.3 网络管理功能313

8.3.4 应用互操作功能315

8.4 网络操作系统提供的服务316

8.4.1 电子邮件服务316

8.4.2 文件传输服务317

8.4.3 目录服务318

8.5 支持Internet与Intranet的功能和服务320

8.5.1 Internet简介320

8.5.2 Internet提供的信息服务323

8.5.3 Intranet及其特征325

8.6 Windows NT326

8.6.1 Windows NT的发展过程326

8.6.2 Windows NT的优良性能327

8.6.3 网络文件／打印服务328

8.6.4 目录服务331

8.6.5 数据安全管理332

8.7 小结334

8.8 习题334

第9章 UNIX系统内核结构335

9.1 UNIX系统概述335

9.1.1 UNIX系统的发展史335

9.1.2 UNIX系统的特征337

9.1.3 UNIX系统的内核结构338

9.2 进程的描述和控制339

9.2.1 进程控制块PCB339

9.2.2 进程状态与进程映像342

9.2.3 进程控制343

9.2.4 进程调度与切换345

9.3 进程的同步与通信346

9.3.1 sleep与wakeup同步机制347

9.3.2 信号（Signal）机制347

9.3.3 管道机制348

9.3.4 消息机制349

9.3.5 共享存储区机制351

9.3.6 信号量集机制352

9.4 存储器管理353

9.4.1 请求调页管理的数据结构353

9.4.2 换页进程356

9.4.3 请求调页356

9.5 设备管理357

9.5.1 字符设备缓冲区管理357

9.5.2 块设备缓冲区管理359

9.5.3 内核与驱动程序接口360

9.5.4 磁盘驱动程序362

9.5.5 磁盘读、写程序363

9.6 文件管理364

9.6.1 UNIX文件系统概述365

9.6.2 文件的物理结构366

9.6.3 索引结点的管理368

9.6.4 空闲磁盘空间的管理370

9.6.5 文件表的管理372

9.6.6 目录管理373

9.7 小结375

9.8 学习加油站375

9.8.1 答疑解惑375

9.8.2 典型例题与考研真题解析377

9.8.3 综合题详解382

9.9 习题383

参考文献386