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第1章 绪论1

1.1操作系统概述1

1.1.1操作系统的定义1

1.1.2操作系统的功能2

1.2操作系统的发展过程3

1.2.1第一代计算机（1946—1955）：真空管和插接板3

1.2.2第二代计算机（1956—1965）：晶体管和批处理系统3

1.2.3第三代计算机（1966—1980）：集成电路和多道程序4

1.2.4第四代计算机（1981一现在）：大规模集成电路7

1.3操作系统的结构10

1.3.1整体结构的操作系统11

1.3.2分层操作系统11

1.3.3微内核结构12

1.4操作系统的特征13

1.4.1并发性13

1.4.2共享性14

1.4.3异步性14

1.4.4虚拟性14

1.5 UNIX系统简介15

1.5.1 UNIX综述15

1.5.2 UNIX内核功能18

本章小结20

习题21

第2章 处理机管理22

2.1多道程序设计22

2.1.1单道程序的顺序执行23

2.1.2多道程序的并发执行23

2.2进程的基本概念24

2.2.1进程的定义25

2.2.2进程的属性26

2.2.3进程与程序的关系26

2.3进程的状态及转换27

2.3.1进程的基本状态及转换27

2.3.2具有挂起功能的进程状态及转换28

2.4作业的基本概念29

2.4.1作业的定义29

2.4.2作业与进程的关系30

2.4.3作业的状态及转换31

2.5进程的描述与上下文31

2.5.1进程控制块32

2.5.2进程上下文33

2.6进程的控制34

2.6.1进程控制机构34

2.6.2进程控制原语35

2.7线程37

2.7.1线程的概念37

2.7.2线程与进程的关系38

2.7.3线程的实现39

2.8处理机调度的原理41

2.8.1处理机的4级调度41

2.8.2处理机调度的目标43

2.8.3处理机调度的方式45

2.8.4处理机调度的时机45

2.9调度算法46

2.9.1先来先服务46

2.9.2最短周期优先47

2.9.3最高优先级优先47

2.9.4时间片轮转算法48

2.9.5多级反馈队列49

2.9.6实时调度50

2.10 UNIX系统进程的结构51

2.10.1 UNIX进程控制块51

2.10.2 UNIX进程上下文55

2.10.3 UNIX进程状态及转换56

2.11 UNIX系统进程上下文的保存与切换58

2.11.1中断与异常58

2.11.2系统调用接口58

2.11.3上下文切换59

2.12 UNIX系统进程控制60

2.12.1进程树60

2.12.2进程的创建60

2.12.3执行一个文件62

2.12.4进程的睡眠与唤醒65

2.12.5进程的终止68

2.12.6等待子进程终止68

2.13 UNIX系统进程调度69

2.13.1 UNIX系统调度的原理70

2.13.2 UNIX系统调度的实现71

本章小结73

实习项目74

习题75

第3章 进程同步与通信79

3.1进程的并发执行79

3.1.1与时间有关的错误79

3.1.2 Bernstein条件80

3.1.3临界资源与临界区81

3.2进程的互斥83

3.2.1软件实现方法83

3.2.2硬件实现方法85

3.3进程的同步86

3.3.1同步的概念86

3.3.2同步的实现方法87

3.3.3生产者-消费者问题88

3.4信号量89

3.4.1信号量的原理89

3.4.2用信号量实现进程的互斥91

3.4.3用信号量实现进程的同步92

3.4.4用信号量解决生产者-消费者问题93

3.4.5信号量小结及其不足95

3.5管程95

3.5.1管程的定义、结构和原理96

3.5.2用管程解决生产者-消费者问题99

3.5.3管程的不足101

3.6进程的高级通信101

3.6.1消息缓冲机制102

3.6.2邮箱机制104

3.6.3共享存储区105

3.6.4管道106

3.7死锁107

3.7.1什么是死锁109

3.7.2死锁的表示111

3.7.3死锁的检测和清除113

3.7.4死锁的预防115

3.7.5死锁的避免117

3.8经典同步与互斥问题121

3.8.1哲学家进餐问题121

3.8.2读者-写者问题123

3.9 UNIX系统软中断124

3.9.1软中断的检测与处理的时机124

3.9.2软中断的种类124

3.9.3软中断的检测与处理126

3.10 UNIX系统管道130

3.10.1无名管道130

3.10.2有名管道132

3.11 UNIX系统进程间通信IPC132

3.11.1消息机制133

3.11.2共享存储区机制137

3.11.3信号量机制140

本章小结144

实习项目146

习题146

第4章 存储管理151

4.1存储管理的基本功能151

4.1.1转换151

4.1.2存储保护和共享154

4.1.3内存分配回收154

4.1.4内存扩充155

4.2分区存储管理155

4.2.1固定分区155

4.2.2动态分区156

4.2.3地址转换和存储保护158

4.2.4存储共享159

4.2.5分配和回收算法159

4.2.6覆盖和交换162

4.2.7分区存储管理的优缺点163

4.3分页式存储管理164

4.3.1基本原理164

4.3.2数据结构164

4.3.3地址转换和存储保护166

4.3.4存储共享167

4.3.5分配算法168

4.3.6分页式存储管理的优缺点168

4.4分段式存储管理168

4.4.1基本原理168

4.4.2地址转换和存储保护169

4.4.3存储共享171

4.4.4分段式存储管理的优缺点171

4.5段页式存储管理172

4.5.1基本原理172

4.5.2地址转换172

4.5.3段页式存储管理的优缺点174

4.6虚拟存储管理174

4.6.1虚拟存储器的概念174

4.6.2请求分页式虚拟存储管理175

4.6.3请求分段式虚拟存储管理180

4.6.4请求段页式虚拟存储管理181

4.7 UNIX存储管理182

4.8 UNIX系统进程的虚拟地址空间183

4.8.1区183

4.8.2页和页表184

4.8.3对进程虚拟地址空间的操作185

4.9 UNIX系统交换192

4.9.1交换空间的管理192

4.9.2进程的换出195

4.9.3进程的换入197

4.9.4进程交换的实现198

4.10 UNIX系统进程正文段的共享202

4.10.1数据结构202

4.10.2算法203

4.11 UNIX系统请求调页206

4.11.1基本原理206

4.11.2数据结构206

4.11.3动态地址变换208

4.11.4页故障209

4.11.5换页进程213

4.12 UNIX系统中交换策略与请求调页策略的结合215

本章小结216

实习项目217

习题217

第5章 文件系统222

5.1文件和文件系统222

5.1.1文件的概念222

5.1.2文件命名223

5.1.3文件类型223

5.1.4文件属性224

5.1.5文件系统的概念225

5.2文件组织、存取方法和存取设备225

5.2.1文件的逻辑结构226

5.2.2文件的物理结构228

5.2.3文件的存取方法231

5.2.4文件的存储设备233

5.3文件目录233

5.3.1一级目录结构234

5.3.2二级目录结构235

5.3.3树状目录结构235

5.4文件共享与保护236

5.4.1文件共享236

5.4.2文件保护238

5.5文件系统其他功能的实现239

5.5.1文件操作239

5.5.2文件系统的层次模型240

5.5.3外存空间管理241

5.5.4虚拟文件系统242

5.6 UNIX文件系统概述243

5.7 UNIX文件系统的数据结构244

5.7.1文件系统的存储结构244

5.7.2i节点244

5.7.3目录文件247

5.7.4超级块247

5.7.5用户打开文件表248

5.7.6系统打开文件表248

5.7.7安装表249

5.7.8各数据结构间的关系250

5.8 UNIX文件系统的存储资源管理252

5.8.1空闲块的管理252

5.8.2磁盘i节点的管理256

5.8.3内存i节点的管理260

5.8.4文件表的管理263

5.9 UNIX正规文件的物理结构264

5.9.1地址索引表264

5.9.2地址映射266

5.10 UNIX目录文件269

5.11 UNIX中与文件有关的系统调用271

本章小结272

实习项目273

习题273

第6章 设备管理277

6.1概述277

6.1.1设备分类277

6.1.2 I/O设备管理的目标和功能278

6.1.3设备控制器279

6.2 I/O控制方式280

6.2.1程序直接控制方式282

6.2.2中断控制方式283

6.2.3 DMA方式284

6.2.4通道方式286

6.3 I/O软件288

6.3.1 I/O中断处理程序289

6.3.2 I/O设备驱动程序289

6.3.3与设备无关的操作系统I/O软件290

6.3.4用户层I/O软件291

6.4缓冲技术291

6.4.1缓冲的引入291

6.4.2缓冲的类型292

6.5设备分配技术294

6.5.1设备分配的策略294

6.5.2 SPOOLing技术295

6.6 UNIX设备管理概述296

6.7 UNIX系统中断和异常297

6.7.1中断的分类297

6.7.2异常的分类298

6.7.3中断和异常的处理298

6.8 UNIX系统缓冲区管理303

6.8.1缓冲池结构303

6.8.2缓冲区的分配与释放306

6.8.3块的读写307

6.9 UNIX系统设备驱动程序的接口311

6.9.1设备开关表311

6.9.2设备驱动程序的接口312

6.9.3系统调用与驱动程序的接口313

6.9.4中断处理程序317

6.10 UNIX系统字符设备驱动317

6.10.1数据结构317

6.10.2对字符缓冲区队列的操作318

6.10.3终端设备驱动325

6.11 UNIX系统块设备驱动334

本章小结336

实习项目336

习题337

第7章UNIX操作系统的用户接口339

7.1系统调用339

7.2 shell进程343

7.2.1 shell概述343

7.2.2 shell流程343

7.2.3 shell进程的生成345

7.3 shell常用命令346

7.3.1与用户有关的命令346

7.3.2与文件系统有关的命令347

7.3.3进程与通信命令351

7.3.4后台命令353

7.3.5管道与重定向命令353

7.4 shell程序语言354

本章小结356

实习项目357

习题357

参考文献359