操作系統(tǒng)原理與Linux實(shí)踐教程

第1章  操作系統(tǒng)概論 1
1．1  操作系統(tǒng)的資源管理功能和目標(biāo) 1
1．1．1  操作系統(tǒng)的定義 1
1．1．2  操作系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的位置 2
1．1．3  操作系統(tǒng)的資源管理技術(shù) 2
1．1．4  操作系統(tǒng)運(yùn)行程序的服務(wù) 3
實(shí)驗(yàn)1  Linux操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)環(huán)境搭建 5
1．1．5  操作系統(tǒng)的目標(biāo) 10
1．2  操作系統(tǒng)的功能 10
1．3  操作系統(tǒng)的主要特性 11
1．3．1  并發(fā)性 11
1．3．2  共享性 12
1．3．3  異步性 12
1．3．4  虛擬性 13
1．4  操作系統(tǒng)的發(fā)展和分類 13
1．4．1  操作系統(tǒng)的發(fā)展 13
1．4．2  操作系統(tǒng)的分類 15
1．5  操作系統(tǒng)的用戶接口 16
1．5．1  程序接口 17
實(shí)驗(yàn)2  Linux程序接口實(shí)驗(yàn) 19
1．5．2  操作接口 20
實(shí)驗(yàn)3  Linux操作接口實(shí)驗(yàn) 21
1．6  操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 25
1．6．1  操作系統(tǒng)的主要構(gòu)件 25
1．6．2  操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 26
1．6．3  操作系統(tǒng)運(yùn)行模型 27
習(xí)題1 28
第2章  處理器管理 30
2．1  處理器 30
2．1．1  寄存器 30
2．1．2  指令系統(tǒng)、特權(quán)指令與非特權(quán)指令 30
2．1．3  處理器狀態(tài)及切換 31
2．1．4  程序狀態(tài)字寄存器 32
2．2  中斷 32
2．2．1  中斷概念 32
2．2．2  中斷源分類 33
2．2．3  中斷處理 34
2．3  進(jìn)程及其實(shí)現(xiàn) 35
2．3．1  引入進(jìn)程概念的必要性 35
2．3．2  進(jìn)程定義和屬性 35
2．3．3  進(jìn)程狀態(tài)與切換 36
2．3．4  進(jìn)程描述 39
2．3．5  進(jìn)程切換 43
2．3．6  模式切換 45
2．3．7  進(jìn)程控制與管理 45
實(shí)驗(yàn)4  Linux進(jìn)程控制實(shí)驗(yàn) 47
2．4  線程及其實(shí)現(xiàn) 49
2．4．1  多線程的引入 49
2．4．2  多線程環(huán)境中的進(jìn)程與線程 50
2．4．3  多線程實(shí)現(xiàn)方法 52
實(shí)驗(yàn)5  結(jié)果不唯一的多線程并發(fā)運(yùn)行實(shí)例 53
實(shí)驗(yàn)6  多線程共享資源并發(fā)訪問控制 54
2．5  處理器調(diào)度系統(tǒng) 58
2．6  處理器調(diào)度算法 63
2．6．1  低級(jí)調(diào)度的功能和類型 63
2．6．2  作業(yè)調(diào)度和低級(jí)調(diào)度算法 64
習(xí)題2 70
第3章  并發(fā)進(jìn)程的同步、互斥與死鎖 73
3．1  并發(fā)進(jìn)程 73
3．1．1  程序執(zhí)行的順序性 73
3．1．2  程序執(zhí)行的并發(fā)性 74
3．1．3  與時(shí)間有關(guān)的錯(cuò)誤 77
3．1．4  進(jìn)程的交互 79
3．2  臨界區(qū)管理 79
3．2．1  臨界區(qū)調(diào)度原則 79
3．2．2  實(shí)現(xiàn)臨界區(qū)管理的幾種錯(cuò)誤算法 80
3．2．3  實(shí)現(xiàn)臨界區(qū)管理的Peterson算法 81
3．2．4  實(shí)現(xiàn)臨界區(qū)管理的硬件設(shè)施 82
3．3  同步 84
3．3．1  同步與同步機(jī)制 84
3．3．2  信號(hào)量與PV操作 85
3．3．3  利用信號(hào)量實(shí)現(xiàn)互斥 87
3．3．4  利用信號(hào)量實(shí)現(xiàn)進(jìn)程同步 88
3．3．5  Linux系統(tǒng)中的同步互斥功能 96
實(shí)驗(yàn)7  使用信號(hào)量解決生產(chǎn)者-消費(fèi)者問題 97
3．4  管程 100
3．4．1  管程的概念 100
3．4．2  管程的實(shí)現(xiàn) 103
3．4．3  管程的應(yīng)用 106
3．5  進(jìn)程通信 109
3．5．1  管道通信機(jī)制 109
實(shí)驗(yàn)8  Linux管道通信 110
3．5．2  共享內(nèi)存通信機(jī)制 113
實(shí)驗(yàn)9  Linux共享內(nèi)存通信 114
3．5．3  消息傳遞通信機(jī)制 118
實(shí)驗(yàn)10  Linux消息傳遞通信 120
3．5．4  套接字通信機(jī)制 122
實(shí)驗(yàn)11  Linux套接字通信 123
3．5．5  信號(hào)通信機(jī)制 125
3．6  死鎖 128
3．6．1  死鎖的概念和產(chǎn)生的必要條件 128
3．6．2  死鎖防止 130
3．6．3  死鎖避免 130
3．6．4  死鎖檢測與解除 133
習(xí)題3 135
第4章  存儲(chǔ)管理 138
4．1  存儲(chǔ)器層次 138
4．2  地址重定位、存儲(chǔ)保護(hù)和存儲(chǔ)共享 139
4．3  連續(xù)存儲(chǔ)管理 141
4．3．1  固定分區(qū)存儲(chǔ)管理 141
4．3．2  可變分區(qū)存儲(chǔ)管理 143
4．3．3  伙伴系統(tǒng) 145
4．3．4  主存不足的輔助存儲(chǔ)管理技術(shù) 146
4．4  分頁存儲(chǔ)管理 146
4．4．1  分頁存儲(chǔ)管理方案 146
4．4．2  快表 148
4．4．3  分頁存儲(chǔ)空間的分配和釋放 149
4．4．4  分頁存儲(chǔ)空間頁面共享與保護(hù) 150
4．4．5  多級(jí)頁表 150
4．4．6  反置頁表 151
4．5  分段存儲(chǔ)管理 152
4．6  虛擬存儲(chǔ)管理 155
4．6．1  虛擬存儲(chǔ)器原理 155
4．6．2  請求分頁虛擬存儲(chǔ)管理 156
習(xí)題4 166
第5章  設(shè)備管理 167
5．1  I/O硬件系統(tǒng) 167
5．1．1  I/O設(shè)備 167
5．1．2  I/O控制方式 169
5．2  I/O軟件系統(tǒng) 172
5．2．1  I/O軟件設(shè)計(jì)目標(biāo) 172
5．2．2  中斷處理程序 173
5．2．3  設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 173
5．2．4  設(shè)備無關(guān)I/O軟件 176
5．2．5  用戶空間的I/O軟件 179
5．3  磁盤管理 180
5．3．1  磁盤結(jié)構(gòu) 180
5．3．2  磁盤調(diào)度算法 182
5．4  虛擬設(shè)備 185
5．4．1  虛擬設(shè)備原理 185
5．4．2  SPOOLing系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 186
習(xí)題5 188
第6章  文件管理 189
6．1  文件 189
6．1．1  文件概念 189
6．1．2  文件類型和屬性 190
6．1．3  文件存取方法 191
6．1．4  文件操作 193
實(shí)驗(yàn)12  Linux文件操作 194
6．2  目錄 196
6．2．1  目錄項(xiàng)信息和結(jié)構(gòu) 196
6．2．2  目錄層次 198
6．2．3  目錄操作 199
6．3  文件結(jié)構(gòu) 200
6．3．1  文件邏輯結(jié)構(gòu) 200
6．3．2  文件物理結(jié)構(gòu) 200
6．4  文件系統(tǒng)功能及實(shí)現(xiàn) 201
6．4．1  磁盤信息分區(qū) 201
6．4．2  文件操作系統(tǒng)調(diào)用功能實(shí)現(xiàn) 202
6．4．3  文件共享 205
6．5  文件空間管理 208
6．5．1  文件空間分配方法 208
6．5．2  文件外存空間管理 212
6．6  內(nèi)存映射文件 216
實(shí)驗(yàn)13  Linux內(nèi)存映射文件 217
6．7  虛擬文件系統(tǒng) 220
習(xí)題6 222
第7章  操作系統(tǒng)安全 224
7．1  操作系統(tǒng)安全概念 224
7．1．1  信息安全及威脅 224
7．1．2  信息保護(hù) 226
7．2  信息安全保護(hù)機(jī)制 227
習(xí)題7 230
第8章  多處理機(jī)與多計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng) 231
8．1  多處理機(jī)操作系統(tǒng) 231
8．2  多計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng) 232
習(xí)題8 235
參考文獻(xiàn) 236