第1章 操作系統(tǒng)概論 1
1.1 操作系統(tǒng)的概念 1
1.1.1 操作系統(tǒng)的定義 1
1.1.2 操作系統(tǒng)的特征 3
1.1.3 操作系統(tǒng)的功能 4
1.1.4 操作系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo) 8
1.1.5 操作系統(tǒng)的性能指標(biāo) 8
1.2 操作系統(tǒng)的形成和發(fā)展 9
1.2.1 人工操作階段 9
1.2.2 單道批處理 9
1.2.3 多道批處理 10
1.2.4 分時操作系統(tǒng) 11
1.2.5 個人計算機(jī)操作系統(tǒng) 12
1.2.6 實時操作系統(tǒng) 13
1.2.7 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng) 14
1.2.8 分布式操作系統(tǒng) 15
1.2.9 操作系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展 16
1.3 操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 17
1.3.1 整體結(jié)構(gòu) 18
1.3.2 分層結(jié)構(gòu) 19
1.3.3 虛擬機(jī)結(jié)構(gòu) 20
1.3.4 外核結(jié)構(gòu) 21
1.3.5 客戶機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu) 21
1.4 常用操作系統(tǒng)簡介 22
1.4.1 Windows系列操作系統(tǒng) 22
1.4.2 UNIX和Linux系統(tǒng) 24
1.5 小結(jié) 26
1.6 思考練習(xí) 26
第2章 操作系統(tǒng)的界面 28
2.1 用戶工作環(huán)境 28
2.1.1 用戶環(huán)境 28
2.1.2 系統(tǒng)的生成與引導(dǎo) 29
2.1.3 實例分析：Linux系統(tǒng)啟動 31
2.2 操作系統(tǒng)的用戶接口 32
2.2.1 命令接口 33
2.2.2 圖形用戶接口 34
2.2.3 程序接口 34
2.3 操作系統(tǒng)提供的服務(wù) 35
2.3.1 操作系統(tǒng)提供的基本服務(wù) 35
2.3.2 操作系統(tǒng)提供的公共函數(shù) 36
2.4 小結(jié) 37
2.5 思考練習(xí) 37
第3章 處理器管理 38
3.1 程序的執(zhí)行 38
3.1.1 程序的順序執(zhí)行 38
3.1.2 程序的并發(fā)執(zhí)行 39
3.2 進(jìn)程概述 39
3.2.1 進(jìn)程的概念 39
3.2.2 進(jìn)程的狀態(tài) 41
3.2.3 進(jìn)程控制塊 43
3.3 進(jìn)程控制 44
3.3.1 進(jìn)程控制的概念 44
3.3.2 進(jìn)程控制機(jī)構(gòu)及其功能 44
3.3.3 進(jìn)程控制的過程 44
3.4 線程概述 46
3.4.1 線程的概念 46
3.4.2 多線程的概念和優(yōu)點 46
3.4.3 線程的實現(xiàn) 47
3.4.4 多線程模型 47
3.4.5 線程池 49
3.5 處理器調(diào)度 49
3.5.1 處理器調(diào)度的層次 49
3.5.2 選擇調(diào)度算法的準(zhǔn)則 50
3.5.3 作業(yè)調(diào)度 51
3.5.4 進(jìn)程調(diào)度 52
3.6 調(diào)度算法 53
3.6.1 先來先服務(wù)算法 53
3.6.2 短作業(yè)(進(jìn)程)優(yōu)先算法 54
3.6.3 優(yōu)先級調(diào)度算法 54
3.6.4 時間片輪轉(zhuǎn)算法 55
3.6.5 多級隊列調(diào)度算法 56
3.6.6 多級反饋隊列調(diào)度算法 56
3.6.7 高響應(yīng)比優(yōu)先調(diào)度算法 58
3.7 多處理器調(diào)度和實時調(diào)度 58
3.7.1 多處理器調(diào)度 58
3.7.2 實時調(diào)度 59
3.8 Linux的進(jìn)程管理 60
3.8.1 Linux的進(jìn)程描述符 60
3.8.2 Linux的進(jìn)程狀態(tài)及轉(zhuǎn)換 61
3.8.3 Linux進(jìn)程的調(diào)度 62
3.8.4 Linux進(jìn)程的創(chuàng)建和終止 63
3.8.5 Linux的線程管理 64
3.9 小結(jié) 65
3.10 思考練習(xí) 66
第4章 進(jìn)程同步與死鎖 68
4.1 進(jìn)程的同步和互斥 68
4.1.1 進(jìn)程的同步 68
4.1.2 進(jìn)程的互斥 69
4.1.3 信號量機(jī)制 71
4.1.4 信號量的使用方法 76
4.1.5 信號量的應(yīng)用實例 77
4.2 經(jīng)典同步問題 78
4.2.1 生產(chǎn)者消費者問題 78
4.2.2 讀者寫者問題 80
4.2.3 哲學(xué)家進(jìn)餐問題 83
4.2.4 理發(fā)師問題 85
4.3 管程 86
4.3.1 管程的基本概念 87
4.3.2 條件變量 88
4.3.3 使用管程解決生產(chǎn)者消費者
問題 89
4.4 進(jìn)程通信 90
4.4.1 進(jìn)程通信的概念 90
4.4.2 進(jìn)程通信的方式 90
4.4.3 消息傳遞系統(tǒng) 91
4.4.4 消息緩沖隊列通信機(jī)制 93
4.4.5 管道通信方式 95
4.4.6 Linux的進(jìn)程通信 95
4.5 死鎖 100
4.5.1 死鎖的概念 100
4.5.2 死鎖產(chǎn)生的原因和必要條件 101
4.5.3 死鎖的描述資源分配圖 103
4.5.4 處理死鎖的方法 105
4.6 死鎖的預(yù)防和避免 105
4.6.1 死鎖的預(yù)防 105
4.6.2 死鎖的避免 107
4.7 死鎖的檢測和解除 112
4.7.1 死鎖的檢測 112
4.7.2 死鎖的解除 115
4.8 小結(jié) 116
4.9 思考練習(xí) 116
第5章 存儲管理 119
5.1 存儲管理概述 119
5.1.1 多級存儲結(jié)構(gòu) 120
5.1.2 程序裝入內(nèi)存的過程 121
5.1.3 存儲管理的任務(wù) 124
5.1.4 存儲管理的功能 124
5.1.5 存儲管理方式 127
5.2 連續(xù)內(nèi)存分配 129
5.2.1 單一連續(xù)分配 129
5.2.2 固定分區(qū)分配 130
5.2.3 動態(tài)分區(qū)分配 131
5.2.4 可重定位分區(qū)分配 135
5.3 處理內(nèi)存不足的手段 137
5.3.1 覆蓋 137
5.3.2 交換 138
5.4 分頁存儲管理 139
5.4.1 分頁存儲管理的基本原理 139
5.4.2 地址映射 141
5.4.3 頁表的結(jié)構(gòu) 143
5.4.4 頁面的共享 145
5.5 分段存儲管理 146
5.5.1 分段存儲管理方式的引入 146
5.5.2 分段存儲管理的基本原理 147
5.5.3 段的共享和保護(hù) 149
5.6 段頁式存儲管理 150
5.7 Linux的存儲管理 152
5.7.1 物理內(nèi)存管理 153
5.7.2 進(jìn)程虛擬地址空間管理 155
5.8 小結(jié) 157
5.9 思考練習(xí) 157
第6章 虛擬存儲器 160
6.1 虛擬存儲器的引入 160
6.1.1　傳統(tǒng)存儲管理方式的特征 160
6.1.2 局部性原理 161
6.1.3 虛擬存儲器的概念 161
6.2 虛擬存儲器的實現(xiàn)方法 162
6.2.1 請求分頁系統(tǒng) 162
6.2.2 請求分段系統(tǒng) 163
6.3 虛擬存儲器的特征 163
6.4 請求分頁存儲管理 164
6.4.1 請求分頁存儲管理的硬件支持 164
6.4.2 請求分頁存儲管理的內(nèi)存分配 166
6.4.3 頁面調(diào)入策略 168
6.5 頁面置換算法 170
6.5.1 置換算法 170
6.5.2 先進(jìn)先出置換算法 171
6.5.3 近久未使用置換算法 172
6.5.4 少使用置換算法 173
6.5.5 Clock置換算法 173
6.6 頁面緩沖算法 174
6.6.1 影響頁面換進(jìn)換出效率的因素 174
6.6.2 頁面緩沖算法概述 175
6.7 訪問內(nèi)存的有效時間 176
6.8 工作集理論和抖動問題 176
6.8.1 多道程序度與抖動 177
6.8.2 工作集 178
6.8.3 抖動的預(yù)防方法 179
6.9 請求分段存儲管理 180
6.9.1 請求分段存儲管理的硬件支持 180
6.9.2 分段的共享與保護(hù) 182
6.10 小結(jié) 184
6.11 思考練習(xí) 185
第7章 文件管理 186
7.1 文件的概念 186
7.1.1 文件及其分類 186
7.1.2 文件的屬性 189
7.2 文件目錄的概念 189
7.2.1 文件控制塊和文件目錄 189
7.2.2 文件目錄結(jié)構(gòu) 191
7.2.3 目錄的實現(xiàn)方式 194
7.3 文件操作和目錄操作 195
7.3.1 文件操作 195
7.3.2 目錄操作 196
7.4 文件的邏輯結(jié)構(gòu) 197
7.4.1 文件邏輯結(jié)構(gòu)的類型 198
7.4.2 順序文件 199
7.4.3 索引文件 199
7.4.4 索引順序文件 200
7.5 文件的物理結(jié)構(gòu) 200
7.5.1 連續(xù)文件 201
7.5.2 鏈接文件 201
7.5.3 隨機(jī)文件 202
7.5.4 連續(xù)文件、鏈接文件與隨機(jī)
文件的比較 203
7.6 文件存儲空間的分配 204
7.6.1 連續(xù)分配 204
7.6.2 鏈接分配 205
7.6.3 索引分配 209
7.7 文件存儲空間的管理 211
7.7.1 空閑文件目錄 212
7.7.2 空閑鏈表法 212
7.7.3 位示圖 214
7.8 文件系統(tǒng) 214
7.8.1 文件系統(tǒng)概述 215
7.8.2 文件系統(tǒng)的實現(xiàn) 215
7.9 文件的共享和保護(hù) 216
7.9.1 文件的共享 216
7.9.2 文件的保護(hù) 218
7.9.3 文件系統(tǒng)的可靠性 219
7.10 Linux的文件系統(tǒng) 220
7.10.1 虛擬文件系統(tǒng) 220
7.10.2 EXT2文件系統(tǒng) 222
7.11 小結(jié) 224
7.12 思考練習(xí) 224
第8章 設(shè)備管理 226
8.1 設(shè)備管理的概念 226
8.1.1 設(shè)備的分類 226
8.1.2 設(shè)備管理的任務(wù)和功能 228
8.1.3 I/O系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 229
8.2 設(shè)備控制器 229
8.2.1 設(shè)備控制器的基本功能 230
8.2.2 設(shè)備控制器的組成 230
8.2.3 CPU與控制器的通信方式 231
8.3 I/O控制方式 231
8.3.1 程序直接控制方式 232
8.3.2 中斷控制方式 233
8.3.3 DMA方式 234
8.3.4 通道控制方式 236
8.4 中斷技術(shù) 237
8.4.1 中斷的基本概念 238
8.4.2 中斷的作用 238
8.4.3 中斷的分類與優(yōu)先級 239
8.4.4 軟中斷 239
8.4.5 中斷處理過程 240
8.5 緩沖技術(shù) 241
8.5.1 緩沖技術(shù)的引入 241
8.5.2 緩沖的種類 241
8.5.3 緩沖池的管理 242
8.6 設(shè)備分配 244
8.6.1 設(shè)備分配的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 245
8.6.2 設(shè)備分配的原則 246
8.6.3 SPOOLing系統(tǒng) 247
8.6.4 虛擬設(shè)備共享打印機(jī) 249
8.7 I/O軟件管理 249
8.7.1 I/O軟件設(shè)計的注意事項 249
8.7.2 I/O中斷處理程序 250
8.7.3 設(shè)備驅(qū)動程序 251
8.7.4 設(shè)備無關(guān)軟件 253
8.7.5 用戶層I/O軟件 255
8.8 磁盤調(diào)度和管理 255
8.8.1 磁盤結(jié)構(gòu) 255
8.8.2 磁盤訪問時間 256
8.8.3 磁盤調(diào)度 257
8.8.4 磁盤高速緩存 260
8.8.5 磁盤管理 261
8.8.6 廉價磁盤冗余陣列 262
8.9 Linux的設(shè)備管理 264
8.9.1 設(shè)備文件 265
8.9.2 字符設(shè)備管理 265
8.9.3 塊設(shè)備管理 266
8.9.4 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備管理 267
8.10 小結(jié) 268
8.11 思考練習(xí) 269
第9章 操作系統(tǒng)的安全和保護(hù) 270
9.1 計算機(jī)系統(tǒng)安全和
操作系統(tǒng)安全 270
9.1.1 計算機(jī)系統(tǒng)安全概述 270
9.1.2 操作系統(tǒng)安全及信息安全
評價準(zhǔn)則 271
9.1.3 計算機(jī)安全威脅分類 272
9.2 對計算機(jī)系統(tǒng)的攻擊 273
9.2.1 常用的攻擊方式 273
9.2.2 邏輯炸彈和陷阱門 274
9.2.3 特洛伊木馬和登錄欺騙 275
9.2.4 緩沖區(qū)溢出 276
9.3 計算機(jī)病毒 277
9.3.1 計算機(jī)病毒的基本概念 277
9.3.2 計算機(jī)病毒的類型 279
9.3.3 計算機(jī)病毒的預(yù)防和檢測 280
9.4 操作系統(tǒng)安全機(jī)制 281
9.4.1 加密機(jī)制 281
9.4.2 認(rèn)證機(jī)制 283
9.4.3 授權(quán)機(jī)制 285
9.4.4 審計機(jī)制 285
9.5 訪問控制機(jī)制 286
9.5.1 保護(hù)域 286
9.5.2 訪問矩陣的概念 287
9.5.3 訪問矩陣的修改 288
9.5.4 訪問矩陣的實現(xiàn) 289
9.6 Linux的安全機(jī)制 290
9.7 小結(jié) 292
9.8 思考練習(xí) 293
第10章 嵌入式操作系統(tǒng) 294
10.1 嵌入式系統(tǒng)概述 294
10.1.1 嵌入式系統(tǒng)的定義 294
10.1.2 嵌入式系統(tǒng)與個人計算機(jī)的
異同 295
10.1.3 嵌入式系統(tǒng)的硬件體系 295
10.2 嵌入式軟件 297
10.2.1 嵌入式控制軟件 297
10.2.2 嵌入式操作系統(tǒng) 299
10.3 常見的嵌入式操作系統(tǒng) 301
10.3.1 C/OS-III 301
10.3.2 嵌入式Linux 302
10.4 小結(jié) 303
10.5 思考練習(xí) 304
參考文獻(xiàn) 305