第1章 操作系統(tǒng)引論1
1.1 計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)1
1.1.1 處理器2
1.1.2 存儲(chǔ)器2
1.1.3 I/O設(shè)備3
1.1.4 總線(xiàn)3
1.2 什么是操作系統(tǒng)4
1.2.1 操作系統(tǒng)概念4
1.2.2 操作系統(tǒng)的主要功能5
1.2.3 操作系統(tǒng)的地位8
1.3 操作系統(tǒng)的發(fā)展歷程9
1.3.1 操作系統(tǒng)的形成9
1.3.2 操作系統(tǒng)的發(fā)展12
1.3.3 推動(dòng)操作系統(tǒng)發(fā)展的動(dòng)力12
1.4 操作系統(tǒng)的類(lèi)型12
1.4.1 批處理系統(tǒng)13
1.4.2 分時(shí)系統(tǒng)14
1.4.3 實(shí)時(shí)系統(tǒng)15
1.4.4 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)16
1.4.5 分布式操作系統(tǒng)18
1.4.6 其他操作系統(tǒng)18
1.5 操作系統(tǒng)的特征20
1.6 操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)20
1.6.1 整體結(jié)構(gòu)21
1.6.2 層次結(jié)構(gòu)21
1.6.3 虛擬機(jī)結(jié)構(gòu)23
1.6.4 客戶(hù)-服務(wù)器結(jié)構(gòu)24
1.7 操作系統(tǒng)初啟過(guò)程25
1.8 本章小結(jié)26
習(xí)題126
第2章 進(jìn)程和線(xiàn)程28
2.1 進(jìn)程概念28
2.1.1 多道程序設(shè)計(jì)28
2.1.2 進(jìn)程概念29
2.2 進(jìn)程的狀態(tài)和組成31
2.2.1 進(jìn)程的狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換31
2.2.2 進(jìn)程描述34
2.2.3 進(jìn)程隊(duì)列36
2.3 進(jìn)程管理37
2.3.1 進(jìn)程圖37
2.3.2 進(jìn)程創(chuàng)建38
2.3.3 進(jìn)程終止40
2.3.4 進(jìn)程阻塞40
2.3.5 進(jìn)程喚醒41
2.4 線(xiàn)程41
2.4.1 線(xiàn)程概念41
2.4.2 線(xiàn)程的實(shí)現(xiàn)44
2.5 進(jìn)程的同步和互斥45
2.5.1 進(jìn)程同步與互斥的概念45
2.5.2 臨界資源和臨界區(qū)47
2.5.3 互斥實(shí)現(xiàn)方式48
2.5.4 信號(hào)量50
2.5.5 信號(hào)量的一般應(yīng)用53
2.6 經(jīng)典進(jìn)程同步問(wèn)題54
2.7 管程59
2.8 進(jìn)程通信61
2.8.1 消息傳遞系統(tǒng)62
2.8.2 客戶(hù)-服務(wù)器系統(tǒng)中的通信64
2.9 本章小結(jié)65
習(xí)題266
第3章 死鎖69
3.1 資源69
3.1.1 資源使用模式69
3.1.2 可搶占資源與不可搶占資源70
3.2 死鎖概念70
3.2.1 什么是死鎖71
3.2.2 死鎖的條件73
3.2.3 資源分配圖73
3.2.4 處理死鎖的方法75
3.3 死鎖的預(yù)防75
3.3.1 破壞互斥條件75
3.3.2 破壞占有且等待條件75
3.3.3 破壞非搶占條件76
3.3.4 破壞循環(huán)等待條件76
3.4 死鎖的避免77
3.4.1 安全狀態(tài)77
3.4.2 資源分配圖算法79
3.4.3 銀行家算法79
3.5 死鎖的檢測(cè)和恢復(fù)81
3.5.1 對(duì)單體資源類(lèi)的死鎖檢測(cè)82
3.5.2 對(duì)多體資源類(lèi)的死鎖檢測(cè)82
3.5.3 從死鎖中恢復(fù)83
3.5.4 “饑餓”和活鎖的概念85
3.6 處理死鎖的綜合方式86
3.7 本章小結(jié)87
習(xí)題388
第4章 調(diào)度90
4.1 調(diào)度類(lèi)型90
4.2 作業(yè)調(diào)度92
4.2.1 作業(yè)狀態(tài)92
4.2.2 作業(yè)控制塊和作業(yè)調(diào)度的
功能92
4.3 進(jìn)程調(diào)度94
4.3.1 進(jìn)程調(diào)度的功能94
4.3.2 進(jìn)程調(diào)度的時(shí)機(jī)94
4.3.3 進(jìn)程調(diào)度的基本方式94
4.3.4 交互式系統(tǒng)中常用的調(diào)度
算法95
4.3.5 兩級(jí)調(diào)度模型95
4.4 調(diào)度準(zhǔn)則96
4.4.1 影響調(diào)度算法選擇的主要
因素96
4.4.2 調(diào)度性能評(píng)價(jià)準(zhǔn)則96
4.5 調(diào)度算法97
4.5.1 先來(lái)先服務(wù)法97
4.5.2 短作業(yè)優(yōu)先法98
4.5.3 最短剩余時(shí)間優(yōu)先法99
4.5.4 優(yōu)先級(jí)法100
4.5.5 輪轉(zhuǎn)法101
4.5.6 多級(jí)隊(duì)列法103
4.5.7 多級(jí)反饋隊(duì)列法103
4.5.8 高響應(yīng)比優(yōu)先法104
4.5.9 公平共享法105
4.5.10 幾種常用調(diào)度算法的比較105
4.6 線(xiàn)程調(diào)度106
4.7 多處理器調(diào)度107
4.7.1 多處理器系統(tǒng)的類(lèi)型107
4.7.2 多處理器調(diào)度方法107
4.8 實(shí)時(shí)調(diào)度108
4.8.1 實(shí)時(shí)任務(wù)類(lèi)型108
4.8.2 實(shí)時(shí)調(diào)度算法108
4.9 UNIX/Linux進(jìn)程調(diào)度109
4.9.1 UNIX進(jìn)程調(diào)度109
4.9.2 Linux進(jìn)程調(diào)度110
4.10 中斷處理112
4.10.1 中斷概述112
4.10.2 中斷的處理過(guò)程113
4.10.3 中斷優(yōu)先級(jí)和多重中斷116
4.11 信號(hào)機(jī)制119
4.11.1 信號(hào)機(jī)制概念119
4.11.2 信號(hào)的分類(lèi)、產(chǎn)生和傳送120
4.11.3 信號(hào)的處理方式121
4.11.4 信號(hào)的檢測(cè)和處理121
4.12 本章小結(jié)122
習(xí)題4123
第5章 存儲(chǔ)管理125
5.1 引言125
5.1.1 用戶(hù)程序的地址空間125
5.1.2 重定位126
5.1.3 對(duì)換技術(shù)128
5.2 分區(qū)法130
5.2.1 固定分區(qū)法130
5.2.2 動(dòng)態(tài)分區(qū)法131
5.2.3 可重定位分區(qū)分配134
5.3 分頁(yè)技術(shù)135
5.3.1 分頁(yè)存儲(chǔ)管理的基本概念135
5.3.2 分頁(yè)系統(tǒng)中的地址映射137
5.3.3 頁(yè)面尺寸138
5.3.4 硬件支持138
5.3.5 保護(hù)方式140
5.3.6 頁(yè)表的構(gòu)造140
5.3.7 頁(yè)面共享143
5.4 分段技術(shù)144
5.4.1 分段存儲(chǔ)管理的基本概念145
5.4.2 地址轉(zhuǎn)換146
5.4.3 段的共享和保護(hù)147
5.5 段頁(yè)式技術(shù)148
5.5.1 段頁(yè)式存儲(chǔ)管理的基本
原理148
5.5.2 地址轉(zhuǎn)換過(guò)程149
5.6 虛擬存儲(chǔ)器150
5.6.1 虛擬存儲(chǔ)器的概念150
5.6.2 虛擬存儲(chǔ)器的特征151
5.7 請(qǐng)求分頁(yè)技術(shù)151
5.7.1 請(qǐng)求分頁(yè)存儲(chǔ)管理的基本
思想151
5.7.2 硬件支持及缺頁(yè)處理152
5.7.3 請(qǐng)求分頁(yè)技術(shù)的性能153
5.8 頁(yè)面置換算法155
5.8.1 頁(yè)面置換155
5.8.2 先進(jìn)先出法156
5.8.3 最佳置換法157
5.8.4 最近最久未使用置換法157
5.8.5 最近未使用置換法158
5.8.6 第二次機(jī)會(huì)置換法159
5.8.7 時(shí)鐘置換法160
5.8.8 最少使用置換法160
5.8.9 頁(yè)面緩沖算法160
5.9 內(nèi)存塊的分配和抖動(dòng)問(wèn)題161
5.9.1 內(nèi)存塊的分配161
5.9.2 抖動(dòng)問(wèn)題163
5.10 請(qǐng)求分段技術(shù)166
5.11 Linux系統(tǒng)的存儲(chǔ)管理167
5.11.1 Linux的多級(jí)頁(yè)表結(jié)構(gòu)167
5.11.2 內(nèi)存頁(yè)的分配與釋放168
5.11.3 內(nèi)存交換169
5.12 本章小結(jié)169
習(xí)題5171
第6章 文件系統(tǒng)173
6.1 概述173
6.1.1 文件及其分類(lèi)173
6.1.2 文件命名175
6.1.3 文件屬性176
6.1.4 文件存取方法177
6.1.5 文件結(jié)構(gòu)178
6.2 文件系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu)180
6.2.1 文件系統(tǒng)的功能180
6.2.2 文件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)180
6.3 目錄結(jié)構(gòu)和目錄查詢(xún)181
6.3.1 文件控制塊和文件目錄181
6.3.2 單級(jí)目錄結(jié)構(gòu)183
6.3.3 二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)184
6.3.4 樹(shù)形目錄結(jié)構(gòu)185
6.3.5 非循環(huán)圖目錄結(jié)構(gòu)186
6.3.6 目錄查詢(xún)方法187
6.4 文件和目錄操作188
6.4.1 文件操作188
6.4.2 目錄操作190
6.4.3 UNIX系統(tǒng)中文件操作示例191
6.5 文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)193
6.5.1 文件系統(tǒng)的格式193
6.5.2 文件存儲(chǔ)分配195
6.5.3 空閑存儲(chǔ)空間的管理200
6.6 管道文件203
6.7 文件系統(tǒng)的可靠性204
6.7.1 磁盤(pán)壞塊管理204
6.7.2 后備205
6.7.3 文件系統(tǒng)和一致性206
6.8 本章小結(jié)207
習(xí)題6208
第7章 輸入/輸出管理210
7.1 I/O管理概述210
7.1.1 I/O設(shè)備分類(lèi)和標(biāo)識(shí)210
7.1.2 I/O系統(tǒng)結(jié)構(gòu)211
7.1.3 設(shè)備控制器212
7.1.4 I/O系統(tǒng)的控制方式213
7.1.5 I/O管理的功能217
7.2 設(shè)備分配218
7.2.1 與設(shè)備分配相關(guān)的因素218
7.2.2 設(shè)備分配技術(shù)219
7.2.3 設(shè)備分配算法220
7.2.4 SPOOLing系統(tǒng)220
7.3 I/O軟件層次221
7.3.1 中斷處理程序222
7.3.2 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序222
7.3.3 與設(shè)備無(wú)關(guān)的操作系統(tǒng)I/O
軟件225
7.3.4 用戶(hù)級(jí)I/O軟件228
7.4 磁盤(pán)調(diào)度和管理228
7.4.1 磁盤(pán)調(diào)度229
7.4.2 磁盤(pán)管理232
7.5 本章小結(jié)234
習(xí)題7235
第8章 用戶(hù)接口服務(wù)237
8.1 用戶(hù)接口的發(fā)展237
8.2 系統(tǒng)調(diào)用238
8.2.1 系統(tǒng)調(diào)用和庫(kù)函數(shù)238
8.2.2 系統(tǒng)調(diào)用使用方式239
8.2.3 系統(tǒng)調(diào)用的處理方式241
8.3 命令行接口244
8.3.1 命令的一般使用方式244
8.3.2 命令解釋程序245
8.3.3 shell程序設(shè)計(jì)246
8.4 圖形用戶(hù)界面247
8.4.1 圖形界面簡(jiǎn)介247
8.4.2 X Window系統(tǒng)249
8.5 本章小結(jié)252
習(xí)題8253
第9章 嵌入式操作系統(tǒng)254
9.1 嵌入式系統(tǒng)概述254
9.2 嵌入式操作系統(tǒng)概述255
9.2.1 嵌入式軟件系統(tǒng)的體系
結(jié)構(gòu)255
9.2.2 嵌入式操作系統(tǒng)256
9.3 實(shí)時(shí)內(nèi)核及其實(shí)現(xiàn)257
9.3.1 任務(wù)管理與調(diào)度257
9.3.2 中斷和時(shí)間管理259
9.3.3 任務(wù)的同步和通信259
9.3.4 內(nèi)存管理262
9.3.5 I/O管理264
9.4 實(shí)例簡(jiǎn)介——CLinux264
9.5 本章小結(jié)267
習(xí)題9267
第10章 分布式操作系統(tǒng)268
10.1 分布式系統(tǒng)概述268
10.1.1 分布式系統(tǒng)特征268
10.1.2 分布式系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)269
10.2 分布式操作系統(tǒng)概述269
10.2.1 分布式操作系統(tǒng)簡(jiǎn)介269
10.2.2 分布式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)270
10.3 分布式系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)272
10.3.1 通信問(wèn)題272
10.3.2 進(jìn)程管理272
10.3.3 死鎖問(wèn)題275
10.3.4 文件系統(tǒng)275
10.3.5 中間件277
10.4 4種多機(jī)系統(tǒng)的比較278
10.5 云計(jì)算系統(tǒng)279
10.5.1 云計(jì)算簡(jiǎn)述279
10.5.2 云操作系統(tǒng)簡(jiǎn)述282
10.6 本章小結(jié)282
習(xí)題10283
第11章 安全性與保護(hù)機(jī)制284
11.1 安全性概述284
11.1.1 信息安全問(wèn)題284
11.1.2 安全環(huán)境284
11.2 常見(jiàn)的安全性攻擊286
11.2.1 常見(jiàn)的攻擊點(diǎn)286
11.2.2 網(wǎng)絡(luò)威脅286
11.2.3 計(jì)算機(jī)病毒287
11.3 一般性安全機(jī)制290
11.3.1 安全措施290
11.3.2 一般性安全機(jī)制290
11.4 保護(hù)機(jī)制291
11.4.1 保護(hù)域292
11.4.2 存取控制表294
11.4.3 權(quán)力295
11.4.4 可信系統(tǒng)296
11.4.5 安全性能評(píng)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)