計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)原理

第一章 操作系統(tǒng)概述 (1)
1.1
什么是操作系統(tǒng) (1)
1.1.1
操作系統(tǒng)的虛擬機(jī)觀點(diǎn) (1) 
1.1.2
操作系統(tǒng)的資源管理觀點(diǎn) (3) 
1.1.3
操作系統(tǒng)的用戶(hù)服務(wù)觀點(diǎn) (3)

1.2
操作系統(tǒng)的形成過(guò)程 (4)
1.2.1
人工操作階段 (4) 
1.2.2
單道批量處理階段
(4) 
1.2.3
執(zhí)行系統(tǒng)階段 (6) 
1.2.4
多道程序系統(tǒng)階段 (7)

1.3
操作系統(tǒng)的基本類(lèi)型 (8)
1.3.1
多道批處理系統(tǒng) (8) 
1.3.2
分時(shí)系統(tǒng) (9) 
1.3.3
實(shí)時(shí)系統(tǒng) (11) 
1.3.4
通用操作系統(tǒng) (13) 
1.3.5
網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng) (13)

1.4 操作系統(tǒng)的特征 (14)
1.5
操作系統(tǒng)的服務(wù) (16)
1.5.1
操作系統(tǒng)的公共服務(wù) (16) 
1.5.2
操作系統(tǒng)的服務(wù)方式 (17)

1.6
操作系統(tǒng)的功能 (18)
1.6.1
用戶(hù)接口 (18) 
1.6.2
處理機(jī)管理 (19) 
1.6.3
存儲(chǔ)管理 (20) 
1.6.4
設(shè)備管理 (21) 
1.6.5
文件管理 (22)

1.7
操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) (23)
1.7.1
整體式系統(tǒng) (23) 
1.7.2
層次式系統(tǒng) (23) 
1.7.3
客戶(hù)/服務(wù)器系統(tǒng)
(24)

1.8
中斷及其在操作系統(tǒng)中的作用 (24)
1.8.1
中斷是多道程序并發(fā)執(zhí)行的推動(dòng)力 (25)
1.8.2
操作系統(tǒng)由中斷驅(qū)動(dòng) (25)

學(xué)后自測(cè)一 (25)
參考答案一 (26)
第二章 用戶(hù)接口 (27)
2.1
用戶(hù)接口概述 (27)
2.1.1
運(yùn)行用戶(hù)程序的過(guò)程 (27) 
2.1.2
作業(yè)管理概述 (28)

2.2
命令接口 (29)
2.2.1
脫機(jī)命令接口 (29) 
2.2.2
聯(lián)機(jī)命令接口 (30)

2.3
程序接口 (32)
2.3.1
系統(tǒng)調(diào)用概述 (33) 
2.3.2
系統(tǒng)調(diào)用過(guò)程 (34)

2.4 圖形接口 (35)
學(xué)后自測(cè)二 (36)
參考答案二 (36)
第三章 進(jìn)程管理 (37)
3.1
進(jìn)程的基本概念 (37)
3.1.1
進(jìn)程的引入 (37) 
3.1.2
進(jìn)程的定義和特征 (42) 
3.1.3
進(jìn)程的基本狀態(tài)及其變遷 (43)

3.2
進(jìn)程的實(shí)現(xiàn) (45)
3.2.1
進(jìn)程的結(jié)構(gòu)描述 (45) 
3.2.2
進(jìn)程控制塊的結(jié)構(gòu) (46) 
3.2.3
進(jìn)程控制塊的組織形式 (47)

3.3
進(jìn)程控制 (48)
3.3.1
進(jìn)程控制機(jī)構(gòu) (48) 
3.3.2
進(jìn)程控制原語(yǔ) (49)

3.4
進(jìn)程的互斥與同步 (53)
3.4.1
進(jìn)程互斥 (53) 
3.4.2
進(jìn)程同步 (55) 
3.4.3
利用信號(hào)量機(jī)制解決進(jìn)程互斥、同步及前趨圖問(wèn)題 (56)

3.5
利用信號(hào)量機(jī)制解決經(jīng)典進(jìn)程同步問(wèn)題 (61) 
3.5.1
生產(chǎn)者—消費(fèi)者問(wèn)題 (61) 
3.5.2
哲學(xué)家進(jìn)餐問(wèn)題 (64) 
3.5.3
讀者—寫(xiě)者問(wèn)題 (66)

3.6
進(jìn)程通信 (67)
3.6.1
進(jìn)程通信的類(lèi)型 (67) 
3.6.2
消息傳遞系統(tǒng) (68) 
3.6.3
消息緩沖隊(duì)列通信機(jī)制——直接通信方式的實(shí)現(xiàn) (70)

3.7
線程的概念 (72)
3.7.1
線程的定義和屬性 (73) 
3.7.2
線程與進(jìn)程的比較 (73)

3.8
管程的概念 (74)
3.8.1
管程的引入 (74) 
3.8.2
管程的定義 (75) 
3.8.3
實(shí)現(xiàn)管程的三個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題 (76)

學(xué)后自測(cè)三 (77)
參考答案三 (80)
第四章 死鎖及其對(duì)策 (89)
4.1
死鎖的基本概念 (89)
4.1.1
資源 (90) 
4.1.2
死鎖的定義 (90) 
4.1.3
產(chǎn)生死鎖的原因 (91)

4.2
死鎖原理及對(duì)策 (92)
4.2.1
死鎖原理及產(chǎn)生死鎖的必要條件 (92) 
4.2.2
死鎖的描述 (93) 
4.2.3
解決死鎖的方法 (96)

4.3 鴕鳥(niǎo)算法 (96)
4.4
死鎖的檢測(cè)和恢復(fù) (97) 
4.4.1
利用資源分配圖描述系統(tǒng)狀態(tài) (97) 
4.4.2
死鎖檢測(cè)中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) (100) 
4.4.3
死鎖檢測(cè)算法 (100) 
4.4.4
死鎖的恢復(fù) (101)

4.5
死鎖預(yù)防 (102) 
4.5.1
打破“不剝奪”條件 (102) 
4.5.2
打破“部分分配”條件 (103) 
4.5.3
打破“環(huán)路等待”條件 (103)

4.6
死鎖避免 (104) 
4.6.1
系統(tǒng)狀態(tài)的安全性 (104) 
4.6.2
銀行家算法 (105) 
4.6.3
銀行家算法舉例 (107)

學(xué)后自測(cè)四 (109)
參考答案四 (110)
第五章
處理機(jī)管理 (112) 
5.1
調(diào)度的類(lèi)型和模型 (112) 
5.1.1
作業(yè)調(diào)度 (112) 
5.1.2
進(jìn)程調(diào)度 (114) 
5.1.3
中級(jí)調(diào)度 (115) 
5.1.4
調(diào)度隊(duì)列模型 (115)

5.2
調(diào)度算法的選擇和性能評(píng)價(jià) (118)

5.2.1
調(diào)度算法選擇時(shí)考慮的因素 (118) 
5.2.2
調(diào)度算法性能的評(píng)價(jià) (120)

5.3
調(diào)度算法 (121) 
5.3.1
先來(lái)先服務(wù)調(diào)度算法 (121) 
5.3.2
短作業(yè)(進(jìn)程)優(yōu)先調(diào)度算法 (123) 
5.3.3
優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法 (125) 
5.3.4
時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法 (127) 
5.3.5
多級(jí)反饋隊(duì)列調(diào)度算法 (128) 
5.3.6
實(shí)時(shí)調(diào)度算法 (131)

學(xué)后自測(cè)五 (133)
參考答案五 (135)
第六章
存儲(chǔ)管理 (139) 
6.1
存儲(chǔ)管理的基本概念 (139) 
6.1.1
存儲(chǔ)器的層次 (139) 
6.1.2
地址重定位 (140) 
6.1.3
存儲(chǔ)管理的目的和功能 (143) 
6.1.4
存儲(chǔ)分配方式 (144)

6.2
實(shí)存儲(chǔ)管理技術(shù) (145) 
6.2.1
單一連續(xù)區(qū)管理
(145) 
6.2.2
固定式和可變式分區(qū)存儲(chǔ)管理 (145) 
6.2.3
可重定位分區(qū)存儲(chǔ)管理 (150) 
6.2.4
分區(qū)的存儲(chǔ)保護(hù)
(152)

6.3
虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)的基本概念 (152) 
6.3.1
何謂虛擬存儲(chǔ)器
(152) 
6.3.2
實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)器的基本原理 (153)

6.4
分頁(yè)存儲(chǔ)管理 (154) 
6.4.1
分頁(yè)存儲(chǔ)管理的實(shí)現(xiàn)原理 (154) 
6.4.2
簡(jiǎn)單分頁(yè)存儲(chǔ)管理 (155) 
6.4.3
請(qǐng)求分頁(yè)存儲(chǔ)管理 (158) 
6.4.4
請(qǐng)求分頁(yè)存儲(chǔ)管理的頁(yè)面置換算法
(160) 
6.4.5
抖動(dòng)和工作集模型 (164) 
6.4.6
頁(yè)面保護(hù) (167) 
6.4.7
頁(yè)式存儲(chǔ)管理的優(yōu)缺點(diǎn) (167)

6.5
請(qǐng)求分段存儲(chǔ)管理 (168) 
6.5.1
段式存儲(chǔ)管理的基本思想 (168) 
6.5.2
段式存儲(chǔ)管理的實(shí)現(xiàn)原理 (168) 
6.5.3
段的共享與保護(hù)
(172) 
6.5.4
分段與分頁(yè)的區(qū)別與聯(lián)系 (173) 
6.5.5
段式存儲(chǔ)管理的優(yōu)缺點(diǎn) (174)

6.6
段頁(yè)式存儲(chǔ)管理 (174) 
6.6.1
段頁(yè)式存儲(chǔ)管理的基本思想 (174) 
6.6.2
段頁(yè)式存儲(chǔ)管理的地址變換過(guò)程 (175) 
6.6.3
段頁(yè)式存儲(chǔ)管理的優(yōu)缺點(diǎn) (177)

學(xué)后自測(cè)六 (177)
參考答案六 (179)
第七章
I/O系統(tǒng)及設(shè)備管理 (180) 
7.1
設(shè)備管理概述 (180) 
7.1.1
I/O設(shè)備的類(lèi)型
(180) 
7.1.2
設(shè)備管理的任務(wù)和功能 (181)

7.2
I/O控制方式 (182) 
7.2.1
程序直接控制方式 (182) 
7.2.2
程序中斷I/O控制方式 (183) 
7.2.3
DMA控制方式 (183) 
7.2.4
I/O通道控制方式 (184)

7.3
外設(shè)的啟動(dòng)和I/O中斷處理 (186)
7.3.1
I/O設(shè)備的啟動(dòng)
(187) 
7.3.2
I/O中斷事件的處理 (188)

7.4
虛擬設(shè)備技術(shù) (189) 
7.5
I/O設(shè)備的分配 (191) 
7.5.1
設(shè)備分配中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) (191) 
7.5.2
設(shè)備分配的原則和機(jī)制 (193) 
7.5.3
設(shè)備分配的實(shí)施
(196)

7.6
驅(qū)動(dòng)調(diào)度 (198) 
7.6.1
移臂調(diào)度 (199) 
7.6.2
旋轉(zhuǎn)調(diào)度 (202)

學(xué)后自測(cè)七 (203)
參考答案七 (204)
第八章
文件系統(tǒng) (206) 
8.1
文件系統(tǒng)概述 (206) 
8.1.1
文件和文件分類(lèi)
(207) 
8.1.2
文件命名 (208) 
8.1.3
文件系統(tǒng)及其功能 (208) 
8.1.4
文件操作 (209)

8.2
文件的組織和存取方法 (209) 
8.2.1
文件的邏輯組織
(209) 
8.2.2
文件的物理組織
(210) 
8.2.3
文件的存取方法
(214)

8.3
文件目錄管理 (216) 
8.3.1
目錄的概念 (216) 
8.3.2
目錄的結(jié)構(gòu) (217) 
8.3.3
文件路徑名 (219)

8.4
文件存儲(chǔ)空間的管理 (219) 
8.4.1
空白文件目錄 (220) 
8.4.2
位示圖 (220) 
8.4.3
空閑塊鏈 (221)

8.5
文件的共享 (223) 
8.5.1
繞道法 (223) 
8.5.2
鏈訪法 (223) 
8.5.3
基本文件目錄和符號(hào)文件目錄結(jié)構(gòu)
(224) 
8.6
文件的保護(hù)機(jī)制 (225) 
8.6.1
文件存取控制矩陣 (226) 
8.6.2
文件存取控制表
(226) 
8.6.3
用戶(hù)存取權(quán)限表
(227) 
8.6.4
口令核對(duì)法 (227) 
8.6.5
密碼技術(shù) (227)

8.7
文件系統(tǒng)的安全性 (228) 
8.8
文件的主要操作 (228) 
8.8.1
文件創(chuàng)建和刪除
(228) 
8.8.2
文件打開(kāi)和關(guān)閉 (229) 
8.8.3
文件的讀和寫(xiě) (230) 
8.8.4
文件的鏈接和解除鏈接 (231)

學(xué)后自測(cè)八 (232)
參考答案八 (232)
第九章
Linux操作系統(tǒng) (234) 
9.1
Linux簡(jiǎn)介 (234) 
9.1.1
Linux特性 (234) 
9.1.2
Linux系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及核心功能 (236)

9.2
Linux的進(jìn)程管理 (236) 
9.2.1
Linux進(jìn)程概述 (236) 
9.2.2
Linux進(jìn)程調(diào)度 (239) 
9.2.3
Linux進(jìn)程控制 (240) 
9.2.4
Linux進(jìn)程通信 (242)

9.3
Linux的存儲(chǔ)管理 (248) 
9.3.1
Linux的分段和分頁(yè)機(jī)制 (249) 
9.3.2
Linux內(nèi)存管理機(jī)制 (252)

9.4
Linux的文件系統(tǒng)管理 (255) 
9.4.1
邏輯文件系統(tǒng)一般存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) (255) 
9.4.2
Linux的虛擬文件系統(tǒng) (255)

9.5
Linux的設(shè)備管理 (261) 
9.6
Linux的用戶(hù)接口 (263) 
9.6.1
Linux的shell (263) 
9.6.2
X Windows (267)

學(xué)后自測(cè)九 (267)
參考答案九 (268)
第十章
操作系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展 (269) 
10.1
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)展對(duì)操作系統(tǒng)的影響 (269)
 10.2
新一代操作系統(tǒng)介紹 (271) 
10.2.1
微機(jī)操作系統(tǒng)
(271) 
10.2.2
網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng) (274) 
10.2.3
分布式操作系統(tǒng) (278)

10.3
操作系統(tǒng)新技術(shù) (281) 
10.3.1
微內(nèi)核操作系統(tǒng)技術(shù) (281) 
10.3.2
面向?qū)ο蟛僮飨到y(tǒng)技術(shù) (284)

學(xué)后自測(cè)十 (288)
參考答案十 (288)
參考文獻(xiàn) (289)