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(jì)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(shí)操作系統(tǒng) 11
1.2.5 個(gè)人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng) 12
1.2.6 實(shí)時(shí)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(hù)機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu) 21
1.4 常用操作系統(tǒng)簡(jiǎn)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(hù)工作環(huán)境 28
2.1.1 用戶(hù)環(huán)境 28
2.1.2 系統(tǒng)的生成與引導(dǎo) 29
2.1.3 實(shí)例分析：Linux系統(tǒng)啟動(dòng) 31
2.2 操作系統(tǒng)的用戶(hù)接口 32
2.2.1 命令接口 33
2.2.2 圖形用戶(hù)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(guò)程 44
3.4 線(xiàn)程概述 46
3.4.1 線(xiàn)程的概念 46
3.4.2 多線(xiàn)程的概念和優(yōu)點(diǎn) 46
3.4.3 線(xiàn)程的實(shí)現(xiàn) 47
3.4.4 多線(xiàn)程模型 47
3.4.5 線(xiàn)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(lái)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(jí)調(diào)度算法 54
3.6.4 時(shí)間片輪轉(zhuǎn)算法 55
3.6.5 多級(jí)隊(duì)列調(diào)度算法 56
3.6.6 多級(jí)反饋隊(duì)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(shí)時(shí)調(diào)度 58
3.7.1 多處理器調(diào)度 58
3.7.2 實(shí)時(shí)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(xiàn)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(hào)量機(jī)制 71
4.1.4 信號(hào)量的使用方法 76
4.1.5 信號(hào)量的應(yīng)用實(shí)例 77
4.2 經(jīng)典同步問(wèn)題 78
4.2.1 生產(chǎn)者消費(fèi)者問(wèn)題 78
4.2.2 讀者寫(xiě)者問(wèn)題 80
4.2.3 哲學(xué)家進(jìn)餐問(wèn)題 83
4.2.4 理發(fā)師問(wèn)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(fèi)者
問(wèn)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(duì)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(cè)和解除 112
4.7.1 死鎖的檢測(cè) 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(chǔ)管理 119
5.1 存儲(chǔ)管理概述 119
5.1.1 多級(jí)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) 120
5.1.2 程序裝入內(nèi)存的過(guò)程 121
5.1.3 存儲(chǔ)管理的任務(wù) 124
5.1.4 存儲(chǔ)管理的功能 124
5.1.5 存儲(chǔ)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(dòng)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(yè)存儲(chǔ)管理 139
5.4.1 分頁(yè)存儲(chǔ)管理的基本原理 139
5.4.2 地址映射 141
5.4.3 頁(yè)表的結(jié)構(gòu) 143
5.4.4 頁(yè)面的共享 145
5.5 分段存儲(chǔ)管理 146
5.5.1 分段存儲(chǔ)管理方式的引入 146
5.5.2 分段存儲(chǔ)管理的基本原理 147
5.5.3 段的共享和保護(hù) 149
5.6 段頁(yè)式存儲(chǔ)管理 150
5.7 Linux的存儲(chǔ)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(chǔ)器 160
6.1 虛擬存儲(chǔ)器的引入 160
6.1.1　傳統(tǒng)存儲(chǔ)管理方式的特征 160
6.1.2 局部性原理 161
6.1.3 虛擬存儲(chǔ)器的概念 161
6.2 虛擬存儲(chǔ)器的實(shí)現(xiàn)方法 162
6.2.1 請(qǐng)求分頁(yè)系統(tǒng) 162
6.2.2 請(qǐng)求分段系統(tǒng) 163
6.3 虛擬存儲(chǔ)器的特征 163
6.4 請(qǐng)求分頁(yè)存儲(chǔ)管理 164
6.4.1 請(qǐng)求分頁(yè)存儲(chǔ)管理的硬件支持 164
6.4.2 請(qǐng)求分頁(yè)存儲(chǔ)管理的內(nèi)存分配 166
6.4.3 頁(yè)面調(diào)入策略 168
6.5 頁(yè)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(yè)面緩沖算法 174
6.6.1 影響頁(yè)面換進(jìn)換出效率的因素 174
6.6.2 頁(yè)面緩沖算法概述 175
6.7 訪問(wèn)內(nèi)存的有效時(shí)間 176
6.8 工作集理論和抖動(dòng)問(wèn)題 176
6.8.1 多道程序度與抖動(dòng) 177
6.8.2 工作集 178
6.8.3 抖動(dòng)的預(yù)防方法 179
6.9 請(qǐng)求分段存儲(chǔ)管理 180
6.9.1 請(qǐng)求分段存儲(chǔ)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(lèi) 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(shí)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(lèi)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(chǔ)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(chǔ)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(shí)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(lèi) 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(lèi)與優(yōu)先級(jí) 239
8.4.4 軟中斷 239
8.4.5 中斷處理過(guò)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(lèi) 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(jì)的注意事項(xiàng) 249
8.7.2 I/O中斷處理程序 250
8.7.3 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 251
8.7.4 設(shè)備無(wú)關(guān)軟件 253
8.7.5 用戶(hù)層I/O軟件 255
8.8 磁盤(pán)調(diào)度和管理 255
8.8.1 磁盤(pán)結(jié)構(gòu) 255
8.8.2 磁盤(pán)訪問(wèn)時(shí)間 256
8.8.3 磁盤(pán)調(diào)度 257
8.8.4 磁盤(pán)高速緩存 260
8.8.5 磁盤(pán)管理 261
8.8.6 廉價(jià)磁盤(pán)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)安全和
操作系統(tǒng)安全 270
9.1.1 計(jì)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(píng)價(jià)準(zhǔn)則 271
9.1.3 計(jì)算機(jī)安全威脅分類(lèi) 272
9.2 對(duì)計(jì)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(mén) 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(jì)算機(jī)病毒 277
9.3.1 計(jì)算機(jī)病毒的基本概念 277
9.3.2 計(jì)算機(jī)病毒的類(lèi)型 279
9.3.3 計(jì)算機(jī)病毒的預(yù)防和檢測(cè) 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(jì)機(jī)制 285
9.5 訪問(wèn)控制機(jī)制 286
9.5.1 保護(hù)域 286
9.5.2 訪問(wèn)矩陣的概念 287
9.5.3 訪問(wèn)矩陣的修改 288
9.5.4 訪問(wèn)矩陣的實(shí)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(gè)人計(jì)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(jiàn)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