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第0章 计算机系统概述1

0.1 计算机系统及其结构1

0.2 计算机硬件2

0.2.1 中央处理器3

0.2.2 存储器4

0.2.3 I/O系统6

0.2.4 总线6

0.2.5 启动计算机8

0.3 指令的执行8

0.3.1 取指令与执行指令8

0.3.2 I/O函数9

0.4 中断9

0.4.1 中断与指令周期10

0.4.2 中断处理11

0.4.3 多个中断12

思考与练习题13

第1章 操作系统引论14

1.1 操作系统的定义14

1.1.1 资源管理的观点14

1.1.2 用户的观点（扩展机器的观点）15

1.2 操作系统的产生和发展16

1.2.1 第一代计算机没有操作系统16

1.2.2 第二代计算机有了监控系统16

1.2.3 第三代计算机操作系统得到极大的发展17

1.2.4 第四代计算机操作系统向多元化方向发展20

1.3 操作系统的特征20

1.4 操作系统的功能21

1.4.1 进程管理21

1.4.2 存储管理22

1.4.3 设备管理23

1.4.4 文件管理24

1.4.5 操作系统接口25

1.5 操作系统类型25

1.5.1 批处理操作系统26

1.5.2 分时操作系统27

1.5.3 实时操作系统29

1.5.4 微机操作系统31

1.5.5 多处理机操作系统38

1.5.6 网络操作系统38

1.5.7 分布式操作系统40

1.5.8 嵌入式操作系统41

思考与练习题41

第2章 进程与线程43

2.1 进程的引入43

2.1.1 单道程序的顺序执行43

2.1.2 多道程序的并发执行44

2.1.3 程序并发执行的条件45

2.1.4 进程的概念46

2.2 进程的状态及组成47

2.2.1 进程的基本状态47

2.2.2 进程的挂起状态49

2.2.3 进程控制块51

2.3 进程控制53

2.3.1 操作系统内核53

2.3.2 进程的创建与撤销54

2.3.3 进程的阻塞与唤醒55

2.3.4 进程的挂起与激活57

2.4 线程57

2.4.1 线程的概念58

2.4.2 线程与进程的比较60

2.4.3 线程的实现62

2.4.4 多线程问题67

思考与练习题68

第3章 进程同步与通信70

3.1 进程同步与互斥70

3.1.1 并发原理70

3.1.2 临界资源与临界区72

3.1.3 互斥实现的硬件方法73

3.1.4 互斥实现的软件方法75

3.1.5 信号量和PV操作77

3.2 经典进程同步与互斥问题79

3.2.1 生产者—消费者问题79

3.2.2 读者—写者问题81

3.2.3 哲学家进餐问题82

3.2.4 打瞌睡的理发师问题83

3.3 AND信号量85

3.3.1 AND信号量的引入85

3.3.2 用AND信号量解决实际应用86

3.4 管程88

3.4.1 管程的思想88

3.4.2 管程的结构88

3.4.3 用管程解决实际应用89

3.5 同步与互斥实例91

3.5.1 Solaris的同步与互斥91

3.5.2 Windows的同步与互斥92

3.5.3 Linux的同步与互斥93

3.6 进程通信93

3.6.1 进程通信的类型93

3.6.2 进程通信中的问题94

3.6.3 消息传递系统的实现95

3.6.4 客户端—服务器系统通信97

思考与练习题98

第4章 调度与死锁100

4.1 调度类型与准则100

4.1.1 调度类型100

4.1.2 进程调度方式101

4.1.3 进程调度时机101

4.1.4 调度的性能准则102

4.2 调度算法103

4.2.1 先来先服务调度算法103

4.2.2 短作业（进程）优先调度算法104

4.2.3 时间片轮转调度算法104

4.2.4 优先权调度算法106

4.2.5 多级反馈队列调度算法107

4.2.6 多种调度算法比较107

4.3 死锁的基本概念108

4.3.1 死锁定义108

4.3.2 死锁产生的原因109

4.3.3 可重复使用资源和可消耗资源111

4.3.4 死锁产生的必要条件112

4.4 死锁的预防与避免113

4.4.1 死锁的预防113

4.4.2 死锁的避免114

4.4.3 银行家算法115

4.5 死锁的检测与解除118

4.5.1 资源分配图118

4.5.2 死锁的解除120

4.5.3 鸵鸟算法120

思考与练习题121

第5章 存储管理122

5.1 程序的装入和链接122

5.1.1 重定位122

5.1.2 链接124

5.2 连续分配存储管理方式125

5.2.1 单一连续分区125

5.2.2 固定分区126

5.2.3 可变分区127

5.2.4 动态重定位分区129

5.3 页式存储管理129

5.3.1 页式存储管理的基本原理129

5.3.2 页式存储管理的地址变换机构131

5.3.3 页表的硬件实现132

5.3.4 页表的组织133

5.3.5 页式存储管理系统举例134

5.4 段式存储管理137

5.4.1 段式存储管理的基本原理138

5.4.2 段式存储管理系统地址变换过程138

5.4.3 分段和分页的区别139

5.4.4 段的共享与保护139

5.5 段页式存储管理142

5.5.1 段页式存储管理的基本原理142

5.5.2 段页式存储管理的地址变换143

5.5.3 段页式存储管理系统举例144

思考与练习题147

第6章 虚拟存储管理149

6.1 虚拟存储器的引入149

6.1.1 局部性原理149

6.1.2 虚拟存储器149

6.1.3 虚拟存储器的特征150

6.2 请求页式存储管理150

6.2.1 请求页式存储管理系统的实现150

6.2.2 请求页式存储管理驻留集管理152

6.2.3 请求页式存储管理的调入策略153

6.2.4 请求页式存储管理的页面置换算法154

6.2.5 请求页式存储管理系统的性能156

6.3 请求段式存储管理158

6.3.1 请求段式存储管理的地址实现158

6.3.2 动态链接159

思考与练习题161

第7章 设备管理163

7.1 I/O管理概述163

7.1.1 I/O管理的功能163

7.1.2 I/O硬件组成164

7.1.3 I/O设备165

7.1.4 设备控制器166

7.1.5 设备通道168

7.2 I/O控制方式170

7.2.1 程序直接控制方式170

7.2.2 中断控制方式171

7.2.3 DMA控制方式173

7.2.4 通道控制方式174

7.3 I/O系统175

7.3.1 设备分配176

7.3.2 SPOOLing技术180

7.3.3 设备驱动程序182

7.3.4 中断处理程序183

7.4 磁盘管理186

7.4.1 磁盘结构和管理186

7.4.2 磁盘调度189

7.4.3 独立磁盘冗余阵列191

7.5 缓冲管理195

7.5.1 缓冲195

7.5.2 磁盘高速缓存199

7.5.3 提高磁盘I/O速度的其他方法200

思考与练习题201

第8章 文件管理203

8.1 文件概述203

8.1.1 文件类型203

8.1.2 文件属性204

8.1.3 文件的操作205

8.1.4 文件访问方式205

8.2 文件结构和文件系统206

8.2.1 文件结构206

8.2.2 有结构文件的组织207

8.2.3 文件系统208

8.3 目录210

8.3.1 文件控制块和索引节点210

8.3.2 单级目录212

8.3.3 两级目录213

8.3.4 树形目录214

8.3.5 目录的查询216

8.3.6 文件的共享217

8.4 文件系统实现220

8.4.1 文件系统的格式220

8.4.2 文件的存储结构221

8.4.3 空闲存储空间的管理224

8.5 文件系统的可靠性228

8.5.1 坏块管理228

8.5.2 备份228

8.5.3 文件系统一致性问题229

8.5.4 数据一致性控制231

8.6 保护机制231

8.6.1 保护域231

8.6.2 保护矩阵的实现233

8.6.3 分级安全管理234

思考与练习题236

第9章 Windows 7操作系统238

9.1 Windows 7的特点和结构238

9.1.1 Windows 7的特点238

9.1.2 Windows 7的结构239

9.2 Windows 7进程管理241

9.2.1 Windows 7的进程和线程241

9.2.2 Windows 7的互斥与同步246

9.2.3 Windows 7的进程通信247

9.2.4 Windows 7的线程调度249

9.3 Windows 7内存管理254

9.3.1 Windows 7的地址空间布局254

9.3.2 Windows 7的地址变换机制256

9.3.3 Windows 7的内存分配258

9.3.4 Windows 7的页面共享261

9.3.5 Windows 7的驻留集261

9.3.6 Windows 7的物理内存管理262

9.4 Windows 7设备管理265

9.4.1 Windows 7的I/O系统结构265

9.4.2 Windows 7的I/O系统的数据结构266

9.4.3 Windows 7的I/O系统的设备驱动程序268

9.4.4 Windows 7的I/O处理269

9.4.5 Windows 7的磁盘管理270

9.4.6 Windows 7的高速缓存管理272

9.4.7 Windows 7的高速缓存支持的操作273

9.5 Windows 7文件管理275

9.5.1 Windows 7文件系统概述276

9.5.2 NTFS卷及其结构279

9.5.3 NTFS的可恢复性、可靠性和安全性282

思考与练习题284

第10章 Linux操作系统285

10.1 Linux内核设计285

10.1.1 内核设计目标285

10.1.2 微内核与单内核286

10.1.3 Linux内核结构287

10.2 Linux系统的启动与初始化288

10.2.1 初始化系统288

10.2.2 操作系统的初始化288

10.2.3 init进程289

10.3 Linux进程管理290

10.3.1 Linux中的进程与线程290

10.3.2 进程与线程的创建和撤销292

10.3.3 进程调度293

10.3.4 进程通信293

10.4 Linux内存管理295

10.4.1 虚拟内存管理295

10.4.2 物理内存管理297

10.5 Linux文件管理298

10.5.1 虚拟文件系统298

10.5.2 文件系统的安装与卸载300

10.5.3 EXT2逻辑文件系统302

10.6 Linux设备管理304

10.6.1 Linux设备管理概述304

10.6.2 Linux设备的类型305

10.6.3 中断306

10.6.4 缓存和刷新机制307

10.6.5 磁盘调度307

思考与练习题309

第11章 操作系统安全310

11.1 操作系统安全概述310

11.1.1 操作系统的脆弱性310

11.1.2 安全操作系统的重要性312

11.2 操作系统的安全机制313

11.2.1 硬件安全机制313

11.2.2 软件安全机制316

11.3 操作系统安全评测321

11.3.1 操作系统安全评测方法321

11.3.2 国内外计算机系统安全评测准则321

11.3.3 美国国防部可信计算机系统评测准则323

11.3.4 中国计算机信息系统安全保护等级划分准则324

11.4 分布式操作系统安全326

11.4.1 加密和数据签名326

11.4.2 身份认证327

11.4.3 防火墙329

11.5 Linux操作系统安全性330

11.5.1 标识与鉴别330

11.5.2 存取控制331

11.5.3 审计与加密331

11.5.4 网络安全332

11.5.5 备份333

11.6 Windows 2000/XP操作系统安全333

11.6.1 Windows 2000/XP安全模型333

11.6.2 Windows的注册表、文件系统及系统的激活和授权机制337

11.7 主流操作系统安全机制339

11.7.1 Windows Vista/Windows 7操作系统339

11.7.2 Android操作系统345

11.7.3 Mac OS＆IOS操作系统348

11.8 云操作系统350

11.8.1 Windows Azure350

11.8.2 Google Chrome OS352

思考与练习题353

参考文献354