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目 录2

第一部分基本篇2

第1章操作系统引论2

1.1计算机系统2

1.1.1计算机的出现2

1.1.2计算机的发展4

1.2操作系统的形成和发展5

1.2.1操作系统的形成和发展5

1.2.2从操作系统的形成和发展中得到的启示10

1.2.3计算机的结构与操作系统的关系11

1.3操作系统的特征12

1.3.1并发性12

1.3.2共享性12

1.3.3虚拟性13

1.3.4不确定性13

1.4操作系统的功能13

1.4.1处理机管理13

1.4.2存储管理14

1.4.3设备管理15

1.4.4信息资源管理16

1.5操作系统的基本类型17

1.5.1批处理操作系统17

1.5.2分时操作系统20

1.5.3实时操作系统22

1.6发展中的操作系统24

1.6.1微机操作系统24

1.6.2多处理机操作系统37

1.6.3网络操作系统38

1.6.4分布式操作系统40

1.7研究操作系统的几种观点42

1.7.1资源管理的观点42

1.7.2用户的观点（扩展机器的观点）42

1.8 Windows 2000的结构和特点43

1.8.1 Windows 2000的特点44

1.8.2Windows 2000的结构45

1.9要点及小结47

第2章进程管理50

2.1程序的执行50

2.1.1程序的顺序执行50

2.1.2程序的并发执行51

2.1.3 Bernstein条件52

2.2进程的描述和进程的状态53

2.2.1进程的定义与描述53

2.2.2进程的状态及转换54

2.2.3进程控制块（Process Control Block,PCB）58

2.3进程控制61

2.3.1内核和原语的概念61

2.3.2进程的创建与撤消62

2.3.3进程的阻塞与唤醒64

2.3.4进程的挂起与激活65

2.4线程的概念66

2.4.1线程的引入66

2.4.2线程与进程的比较67

2.4.3线程的实现69

2.4.4.Windows 2000的进程和线程74

2.5进程的互斥与同步78

2.5.1并发的原理78

2.5.2临界资源与临界区80

2.5.3进程互斥的软件方法81

2.5.4信号量与PV操作85

2.5.5经典进程同步问题90

2.5.6管程96

2.5.7 Windows 2000的互斥与同步99

2.6进程通信100

2.6.1进程通信的类型101

2.6.2消息传递系统的实现103

2.6.3 Windows 2000的进程通信105

2.7死锁107

2.7.1死锁原理107

2.7.2死锁的条件111

2.7.3死锁的预防112

2.7.4死锁的避免113

2.7.5死锁的检测116

2.7.6死锁的解除118

2.8处理机调度119

2.8.1调度的层次119

2.8.2调度的性能准则120

2.8.3调度算法122

2.8.4 Windows 2000的线程调度128

2.9要点及小结133

3.1.1重定位137

第3章存储管理137

3.1程序的装入和链接137

3.1.2链接139

3.2连续分配存储管理方式140

3.2.1单一连续分区140

3.2.2固定分区141

3.2.3可变分区142

3.2.4动态重定位分区144

3.3.1页式存储管理的基本原理145

3.3页式存储管理145

3.3.2页式存储管理的地址变换机构147

3.3.3快表148

3.3.4多级页表和反置页表148

3.3.5典型页式操作系统举例150

3.4请求页式存储管理153

3.4.1局部性原理和虚拟存储器153

3.4.2请求页式存储管理的实现154

3.4.3请求页式存储管理驻留集管理157

3.4.4请求页式存储管理的调入策略158

3.4.5请求页式存储管理的页面置换算法159

3.4.6请求页式存储管理系统的性能161

3.5段式存储管理163

3.5.1段式存储管理的基本原理163

3.5.2请求段式存储管理系统的硬件支持165

3.5.3段的共享166

3.6段页式存储管理168

3.6.2段页式存储管理的地址变换169

3.6.1段页式存储管理的基本原理169

3.6.3段页式存储管理系统举例170

3.7 Windows 2000的内存管理174

3.7.1地址空间的布局174

3.7.2地址变换机制176

3.7.3内存分配179

3.7.4页面共享182

3.7.5驻留集182

3.7.6物理内存管理184

3.8要点及小结187

第4章设备管理191

4.1 I/O硬件组成191

4.1.1 I/O系统结构191

4.1.2 I/O设备192

4.1.3设备控制器193

4.1.4设备通道195

4.2 I/O数据控制方式197

4.2.1程序直接控制方式197

4.2.2中断控制方式199

4.2.3 DMA方式200

4.2.4通道方式202

4.3 I/O设备分配203

4.3.1设备分配数据结构203

4.3.2设备独立性205

4.3.3设备分配205

4.3.4 SPOOLing技术208

4.4 I/O控制209

4.4.1 I/O控制程序210

4.4.2设备驱动程序211

4.4.3中断处理程序212

4.5 Windows 2000的I/O系统215

4.5.1 Windows 2000的I/O系统结构215

4.5.2 Windows 2000的I/O系统的数据结构216

4.5.3 Windows 2000的I/O系统的设备驱动程序219

4.5.4 Windows 2000的I/O处理220

4.6磁盘220

4.6.1磁盘性能221

4.6.2磁盘调度算法223

4.6.3磁盘容错技术RAID225

4.6.4 Windows 2000的磁盘管理229

4.7缓冲管理231

4.7.1缓冲232

4.7.2磁盘高速缓存236

4.7.3提高磁盘I/O速度的其他方法237

4.8 Windows 2000的高速缓存管理238

4.8.2 Windows 2000高速缓存的结构与大小239

4.8.1 Windows 2000高速缓存的结构特点239

4.8.3 Windows 2000高速缓存支持的操作240

4.9要点及小结242

第5章文件管理244

5.1文件及文件系统244

5.1.1文件的概念244

5.1.2文件类型245

5.1.4文件的操作246

5.1.3文件的属性246

5.1.5文件系统247

5.2文件组织与存储249

5.2.1文件的逻辑结构249

5.2.2文件的物理结构252

5.2.3文件空闲存储空间的管理256

5.3目录259

5.3.1文件控制块和索引节点260

5.3.2单级目录261

5.3.3两级目录262

5.3.4树形目录263

5.3.5目录的查询266

5.3.6文件的共享267

5.4文件系统的可靠性270

5.4.1坏块管理270

5.4.2备份270

5.4.3文件系统一致性问题271

5.4.4数据一致性控制273

5.5保护机制274

5.5.1保护域274

5.5.2保护矩阵的实现275

5.5.3分级安全管理277

5.6 Windows 2000的文件系统279

5.6.1 Windows 2000文件系统概述279

5.6.2 NTFS卷及其结构282

5.6.3 NTFS可恢复性、可靠性和安全性286

5.7要点及小结288

第二部分提高篇292

第6章Linux操作系统源代码分析292

6.1 Linux内核292

6.1.1内核设计目标292

6.1.2微内核与单内核293

6.1.3 Linux内核类型294

6.2系统初始化294

6.2.2操作系统的初始化295

6.2.1初始化系统295

6.2.3 init进程296

6.3进程297

6.3.1 Linux中的进程297

6.3.2进程的创建与撤消299

6.3.3进程调度300

6.4进程通信301

6.4.1管道301

6.4.2信号303

6.4.3消息队列304

6.4.4信号量307

6.4.5共享内存309

6.5内存管理310

6.5.1虚拟内存管理310

6.5.2进程的内存组织311

6.5.3分页312

6.5.4交换设备313

6.5.5缓存和刷新机制313

6.6.1 Linux的设备管理315

6.6设备驱动315

6.6.2中断316

6.6.3字符设备驱动程序317

6.6.4块设备驱动程序318

6.6.5网络设备驱动程序319

6.7虚拟文件系统320

6.7.1 VFS主要数据结构321

6.7.2 VFS操作数据结构323

6.7.3文件系统的安装与卸载325

6.7.4文件系统的系统调用327

6.7.5 EXT2逻辑文件系统328

6.8要点及小结330

第7章分布式操作系统331

7.1分布式系统引论331

7.1.1分布式系统与集中式系统331

7.1.2分布式系统与独立微机332

7.1.3分布式系统与网络操作系统333

7.1.4设计分布式系统的若干问题334

7.1.5分布式系统的缺点338

7.2分布式系统的互斥338

7.2.1集中式算法339

7.2.2分布式事件排序算法340

7.2.3令牌环算法342

7.2.4三种互斥算法比较343

7.3分布式系统的死锁343

7.3.1 资源分配中的死锁344

7.3.2消息通信中的死锁347

7.4分布式系统的负载分配349

7.4.1负载分配的概念349

7.4.2调度算法352

7.4.3协调者选举355

7.4.4孤儿进程355

7.5分布式文件系统356

7.5.1分布式文件服务356

7.5.2分布式目录服务358

7.5.3分布式命名服务360

7.54分布式文件共享问题361

7.5.5分布式文件缓冲区管理362

7.5.6分布式文件复制364

7.6要点及小结365

第8章操作系统安全366

8.1操作系统安全概述366

8.1.1操作系统的脆弱性366

8.1.2安全操作系统的重要性368

8.2操作系统的安全机制368

8.2.1硬件安全机制369

8.2.2软件安全机制372

8.3操作系统安全评测377

8.3.1操作系统安全评测方法377

8.3.2国内外计算机系统安全评测准则378

8.3.3美国国防部可信计算机系统评测准则379

8.3.4中国计算机信息系统安全保护等级划分准则381

8.4分布式操作系统安全382

8.4.1加密和数据签名382

8.4.2身份认证384

8.4.3防火墙386

8.5 Linux操作系统安全性387

8.5.1标识与鉴别387

8.5.2存取控制388

8.5.3审计与加密388

8.5.4网络安全389

8.5.5备份和恢复390

8.6.1 Windows 2000/XP安全模型391

8.6 Windows 2000/XP操作系统安全391

8.6.2 Windows 2000/XP的注册表、文件系统及系统的激活和授权机制395

8.7要点及小结397

上机实习398

一、线程的创建和撤消398

二、线程同步400

三、管道的使用406

四、用户态线程库的建立409

五、Windows 2000与Linux进程通信工具的比较410

参考文献411