操作系统原理教程

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第1章 操作系统概述 6

1.1 什么是操作系统 6

1.2 操作系统的目标和功能 9

1.2.1操作系统的目标 9

1.2.2操作系统的功能 10

1.3操作系统的产生、完善与发展 12

1.3.1操作系统的产生 12

1.3.2操作系统的完善 16

1.3.3操作系统的发展 23

1.4 操作系统的分类 25

1.4.1嵌入式操作系统 25

1.4.2 单用户操作系统 25

1.4.3 网络操作系统 25

1.4.4 分布式操作系统 26

1.4.5 多处理器操作系统 26

1.5操作系统的特性 27

1.5.1并发性 27

1.5.2共享性 27

1.5.3异步性 27

1.5.4虚拟性 28

1.6操作系统的硬件环境 28

1.6.1特权指令 28

1.6.2系统调用 30

1.6.3内存保护 30

1.6.4中断机制 31

第2章 作业、进程与线程 34

2.1 作业与作业管理 34

2.1.1作业的定义 34

2.1.2作业的分类 35

2.1.3 批处理作业控制 36

2.2 进程与进程管理 40

2.2.1进程的引入 40

2.2.2进程状态模型 45

2.2.3进程描述 49

2.2.4进程控制块的组织 51

2.2.5进程控制 53

2.3 线程与线程管理 57

2.3.1 线程的引入 57

2.3.2 线程的实现方式 60

第3章 进程同步与通信 66

3.1 进程同步与互斥 66

3.2 经典的进程同步与互斥问题 82

3.2.1有限缓冲区的生产者-消费者问题 82

3.2.2 哲学家就餐问题 84

3.2.3读者----写者问题 87

3.2.4 理发师睡觉问题 90

3.3管程 92

3.3.1管程的概念 93

3.3.2管程解决生产者----消费者问题 95

3.3.3管程解决哲学家进餐问题 96

3.4进程通信 98

3.4.1进程通信的方式 98

3.4.2消息缓冲通信 99

3.4.3信箱通信 100

3.4.4共享文件通信 101

3.4.5消息传递系统的若干问题 101

第4章 调度与死锁 105

4.1调度类型与准则 105

4.1.1调度类型 105

4.1.2进程调度方式 106

4.1.3进程调度时机 107

4.1.4调度性能的评价准则 107

4.2调度算法 109

4.2.1先来先服务调度算法 109

4.2.2短作业（进程）优先调度算法 111

4.2.3最短剩余时间优先调度算法 112

4.2.4 响应比高者优先调度算法 113

4.2.5时间片抢转调度算法 115

4.2.6优先级调度算法 117

4.2.7多级反馈队列调度算法 118

4.3 实时调度 119

4.3.1实现实时调度的基本条件 119

4.3.2实时调度算法的分类 120

4.3.3实时调度算法 121

4.4 产生死锁的原因和必要条件 124

4.4.1死锁定义 124

4.4.2死锁产生的原因 125

4.4.3死锁产生的必要条件 127

4.4.4判断死锁的方法 128

4.4.5 死锁处理的基本方法 129

4.5死锁的预防与避免 129

4.5.1死锁预防 129

4.5.2死锁避免 131

4.5.3银行家算法及其实现 133

4.6死锁的检测与解除 140

4.6.1 死锁检测 140

4.6.2死锁解除 142

第5章 存储管理 148

5.1单道程序存储管理 149

5.2分区存储管理 150

5.2.1固定分区存储管理 150

5.2.2可变分区存储管理 152

5.2.3可变分区存储管理的实现 154

5.2.4重定位和存储保护 161

5.2.5伙伴系统 165

5.3页式和段式存储管理 168

5.3.1页式存储管理 168

5.3.2段式存储管理 174

5.3.3页式管理与段式管理的比较 177

5.3.4段页式存储管理 178

5.4覆盖技术与交换技术 180

5.4.1覆盖技术 180

5.4.2交换技术 181

5.5虚拟存储技术 182

5.5.1程序局部性原理 183

5.5.2虚拟存储技术原理 183

5.5.3虚拟页式存储管理 184

5.5.4页面置换算法 188

5.5.5缺页中断率 194

5.5.6 页表结构 197

5.5.7虚拟段式存储管理 200

5.5.8虚拟段页式存储管理 201

第6章 设备管理 205

6.1 I/O硬件 205

6.1.1 I/O设备 205

6.1.2 轮询和中断 207

6.1.3 直接内存访问（DMA） 210

6.2 I/O 软件 211

6.2.1 I/O软件结构的层次模型 211

6.2.2 I/O应用程序接口 212

6.2.3 块设备与字符设备 214

6.2.4 网络设备 214

6.2.5 时钟与定时器 215

6.2.6 阻塞与非阻塞I/O 215

6.2.7 I/O向量 216

6.3 I/O内核子系统 217

6.3.1 I/O调度 217

6.3.2 缓冲 218

6.3.3 高速缓存 219

6.3.4 信息暂存与设备预留 220

6.3.5 错误处理 220

6.3.6 I/O保护 220

6.3.7 内核数据结构 221

6.3.8 把I/O操作转换成硬件操作 222

6.4 I/O性能 224

6.5 小结 226

第7章 文件管理 228

7.1 文件系统概述 228

7.1.1文件及其分类 228

7.1.2文件系统的功能 229

7.2 文件的逻辑组织 229

7.2.1顺序文件 230

7.2.2索引文件 230

7.2.3索引顺序文件 231

7.2.4哈希文件 231

7.3 文件的物理组织 232

7.3.1连续分配 232

7.3.2链接分配 233

7.3.3索引文件 234

7.4 目录管理 236

7.4.1基本概念 236

7.4.2 文件目录结构 238

7.4.3 目录查询 240

7.5文件存储空间的管理 240

7.5.1位示图法 240

7.5.2空闲表法 241

7.5.3 空闲链表法 241

7.5.4 成组链接法 242

7.6 文件共享和保护 243

7.6.1 文件共享 243

7.6.2 文件保护 244

第8章 系统安全性 250

8.1系统安全的基本概念 250

8.1.1系统安全性质描述 250

8.1.2系统安全的威胁 251

8.1.3安全模型 252

8.1.4信息技术安全评估标准 254

8.2数据加密技术 256

8.2.1 密码学基本概念 256

8.2.2对称加密算法和非对称加密算法 258

8.2.3数字签名和数字证书 260

8.3 常见攻击手段 261

8.3.1缓冲区溢出攻击 261

8.4操作系统安全 264

8.4.1操作系统安全的基本概念 264

8.4.2 Windows操作系统安全机制 265

8.4.3 Windows 7安全框架 266

参考文献 269