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第1章 操作系统引论1

1.1 计算机系统与操作系统1

1.1.1 计算机系统的组成1

1.1.2 OS在计算机系统中的位置2

1.2 什么是操作系统3

1.2.1 作为用户与计算机的接口3

1.2.2 作为系统资源的管理者3

1.3 操作系统的历史3

1.3.1 穿孔卡片3

1.3.2 简单批处理系统4

1.3.3 多道批处理系统5

1.3.4 分时系统6

1.3.5 实时系统6

1.4 操作系统的类型7

1.4.1 大型计算机操作系统7

1.4.2 服务器操作系统7

1.4.3 个人计算机操作系统8

1.4.4 多处理机操作系统8

1.4.5 移动设备操作系统9

1.4.6 嵌入式操作系统9

1.4.7 智能卡操作系统9

1.5 操作系统的功能和特征10

1.5.1 操作系统的功能10

1.5.2 操作系统的特征12

1.6 操作系统体系结构13

1.6.1 单体结构13

1.6.2 层次式结构13

1.6.3 虚拟机结构14

1.6.4 C/S结构15

1.6.5 微内核架构15

小结16

第2章 进程与线程17

2.0 问题导入17

2.1 什么是进程18

2.1.1 进程的引入18

2.1.2 进程与进程控制块20

2.2 进程控制23

2.2.1 进程的层次结构23

2.2.2 进程创建24

2.2.3 进程终止25

2.2.4 进程的状态与转换25

2.2.5 进程的实现29

2.3 线程30

2.3.1 线程的引入及定义30

2.3.2 线程的状态31

2.3.3 线程的特征31

2.3.4 线程的分类32

2.3.5 多核和多线程34

2.4 处理器调度35

2.4.1 调度的功能与时机35

2.4.2 调度算法的目标37

2.4.3 批处理作业调度38

2.4.4 交互系统进程调度41

2.4.5 实时系统进程调度45

2.4.6 线程调度47

小结48

第3章 进程并发控制49

3.0 问题导入49

3.1 并发概述49

3.1.1 并发的概念49

3.1.2 时序错误50

3.1.3 临界区52

3.1.4 进程的互斥53

3.2 PV操作56

3.2.1 信号量与PV操作56

3.2.2 用PV操作实现进程互斥57

3.3 进程同步60

3.3.1 同步的概念60

3.3.2 PV操作实现进程同步61

3.3.3 生产者-消费者问题62

3.3.4 读者-写者问题66

3.3.5 时间同步问题68

3.4 管程69

3.4.1 什么是管程69

3.4.2 使用信号量的管程70

3.4.3 使用通知和广播的管程73

3.4.4 用管程解决哲学家进餐问题75

3.5 进程间消息传递76

3.5.1 消息传递的类型76

3.5.2 直接传递77

3.5.3 间接传递77

3.5.4 消息格式79

3.5.5 解决生产者-消费者问题79

小结80

第4章 内存管理81

4.0 问题导入81

4.1 内存管理概述81

4.1.1 存储结构81

4.1.2 内存管理的目标82

4.1.3 操作系统在内存中的位置83

4.1.4 虚拟内存的概念84

4.2 内存管理的基础85

4.2.1 重定位86

4.2.2 保护与共享86

4.2.3 逻辑组织87

4.2.4 物理组织87

4.3 单道编程中的内存管理88

4.4 多道编程中的内存管理88

4.4.1 固定分区的多道编程内存管理89

4.4.2 地址翻译的方法90

4.4.3 动态地址翻译的优点91

4.4.4 非固定分区的内存管理91

4.4.5 交换93

4.4.6 重叠94

4.4.7 双基址94

4.5 空闲空间管理94

小结96

第5章 页式和段式内存管理97

5.0 问题导入97

5.1 页式内存管理97

5.1.1 基本原理97

5.1.2 分页内存管理98

5.1.3 分页系统的优缺点100

5.1.4 快表100

5.1.5 页共享与保护101

5.1.6 内存抖动102

5.2 页面更新算法103

5.2.1 页面交换机制103

5.2.2 最优更新算法103

5.2.3 先进先出更新算法104

5.2.4 最近最久未使用更新算法105

5.3 段式内存管理106

5.3.1 基本原理106

5.3.2 分段内存管理106

5.3.3 段的共享与保护107

5.3.4 分页与分段管理的主要区别108

5.3.5 段页式内存管理108

5.4 虚拟内存110

5.4.1 虚拟内存110

5.4.2 请求分页式内存管理111

5.4.3 请求分段式内存管理113

小结114

第6章 I/O管理115

6.0 问题导入115

6.1 I/O管理概述115

6.2 I/O系统117

6.2.1 I/O系统结构117

6.2.2 I/O控制方式118

6.3 I/O缓冲120

6.3.1 缓冲的作用120

6.3.2 单缓冲121

6.3.3 双缓冲122

6.3.4 多缓冲122

6.3.5 缓冲池123

6.4 独占设备的分配123

6.4.1 设备的逻辑号和物理号124

6.4.2 设备的独立性124

6.4.3 独占设备的分配125

6.5 设备处理126

6.5.1 设备驱动程序126

6.5.2 设备的中断处理128

6.6 虚拟设备129

6.6.1 脱机外围设备操作129

6.6.2 联机外围设备操作129

6.6.3 SPOOLing技术应用130

6.7 磁盘管理131

6.7.1 磁盘结构与性能参数131

6.7.2 磁盘空间的管理132

6.7.3 磁盘调度策略132

6.7.4 RAID技术134

6.8 磁盘高速缓存136

6.8.1 设计考虑因素136

6.8.2 性能考虑因素136

6.9 磁盘讨论137

6.9.1 固态盘137

6.9.2 智能磁盘系统138

小结138

第7章 文件管理139

7.0 问题导入139

7.1 文件管理概述139

7.1.1 文件和文件系统139

7.1.2 文件的分类和结构140

7.1.3 文件系统的功能141

7.2 文件组织和存取142

7.3 目录管理144

7.3.1 内容结构144

7.3.2 命名145

7.4 文件共享与安全145

7.4.1 访问权限145

7.4.2 同时访问146

7.4.3 文件安全146

7.5 辅存空间管理147

7.5.1 文件分配147

7.5.2 空闲空间管理150

7.6 文件的使用152

小结152

第8章 死锁154

8.0 问题导入154

8.1 死锁原理155

8.1.1 资源分类155

8.1.2 资源分配图156

8.1.3 死锁的必要条件157

8.2 死锁检测158

8.2.1 死锁检测算法158

8.2.2 从死锁中恢复160

8.3 死锁避免161

8.3.1 安全状态与不安全状态161

8.3.2 银行家算法162

8.4 死锁预防168

8.4.1 破坏互斥168

8.4.2 破坏占有且等待168

8.4.3 破坏不可抢占168

8.4.4 破坏环路等待169

8.5 活锁与饥饿169

小结170

第9章 多处理机系统介绍172

9.0 问题导入172

9.1 多处理机基本概念172

9.1.1 多处理器结构173

9.1.2 超线程结构174

9.1.3 多核结构175

9.1.4 多核超线程结构175

9.2 多处理机内存结构176

9.2.1 UMA结构176

9.2.2 NUMA结构176

9.2.3 COMA结构176

9.2.4 NORMA结构177

9.3 多处理机操作系统类型177

9.4 多处理器之间的通信180

9.5 多处理机同步181

9.6 多处理机调度184

9.7 多处理器、超线程和多核的比较188

小结189

参考文献190