現代操作系統教程

主編：碩士、副教授，從事超過20年的計算機專業教學，10余年操作系統課程經驗。課程組針對本書之前版本所做的配套PPT，榮獲第五屆全國高等學校計算機課件評比三等獎。主持市科技項目“雲計算中身份認證和授權管理系統的研究”， 目前研究領域為雲計算中的系統軟件和安全。 如果希望加入教師微信交流群，請加微信：itbook8 如果希望加入教師QQ交流群，請加QQ：883604 加入時，請寫明：“學校+姓名”，並寫明“加入教師群”，只限教師。

目錄

第1章操作系統概述

1.1什麼是操作系統

1.2操作系統的目標和功能

1.2.1操作系統的目標

1.2.2操作系統的功能

1.3操作系統的發展歷程

1.3.1操作系統的形成

1.3.2操作系統的完善

1.4操作系統的分類

1.4.1多道批處理操作系統

1.4.2分時操作系統

1.4.3實時操作系統

1.4.4通用操作系統

1.4.5網絡操作系統

1.4.6分布式操作系統

1.4.7微機操作系統

1.4.8嵌入式操作系統

1.4.9多處理機操作系統

1.4.10服務器操作系統

1.4.11大型機操作系統

1.4.12雲操作系統

1.4.13移動操作系統

1.5支持操作系統的硬件環境

1.6操作系統的特征

1.6.1並發性

1.6.2資源共享性

1.6.3異步性

1.7現代操作系統

1.7.1Windows

1.7.2Mac OS

1.7.3UNIX 

1.7.4Linux 

1.7.5Android 

1.8有關操作系統的研究

習題1

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第2章用戶接口與作業管理

2.1操作系統提供的用戶接口

2.1.1程序接口與系統調用

2.1.2操作接口與系統程序

2.2作業的基本概念

2.2.1作業的定義

2.2.2作業的分類

2.3批處理作業控制

2.3.1作業狀態

2.3.2作業控制塊

2.4調度算法

2.4.1作業調度算法的目標與設計因素

2.4.2單道批處理作業調度算法

2.4.3多道批處理作業調度算法

習題2

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第3章進程管理

3.1多道程序設計

3.2進程的概念

3.2.1前驅圖和程序執行

3.2.2進程的描述

3.3進程控制塊和狀態轉換

3.3.1進程控制塊PCB

3.3.2進程狀態及其轉換

3.4進程控制

3.4.1操作系統控制結構

3.4.2進程創建與終止

3.4.3進程的阻塞與喚醒

3.4.4進程的掛起與激活

3.4.5進程間的相互關系

3.5線程

3.5.1線程的引入

3.5.2線程的結構與線程控制塊TCB

3.5.3線程與進程

3.5.4線程的實現

3.5.5線程的調度

3.5.6線程的應用

3.6Linux進程管理

3.6.1Linux進程結構

3.6.2Linux進程狀態及運行模式

3.6.3Linux進程控制

習題3

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第4章中斷和處理機調度

4.1中斷

4.1.1中斷和指令周期

4.1.2中斷處理

4.1.3多個中斷

4.1.4多道程序設計

4.1.5調度機制

4.1.6高級、中級和低級調度

4.2處理機調度

4.2.1進程調度方式

4.2.2調度算法

4.2.3調度時機

4.3實時調度

4.3.1實現實時調度的基本條件

4.3.2實時調度算法的分類

4.3.3實時調度算法

4.4多處理機調度

4.4.1多處理機系統的類型

4.4.2自調度

4.4.3組調度

4.5Linux系統進程調度

4.5.1Linux時鐘運作機制(時間基準)

4.5.2UNIX/Linux中的系統調用

4.5.3Linux調度程序

習題4

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第5章並發性——互斥、同步和通信

5.1並發的原理

5.1.1與時間有關的錯誤

5.1.2互斥與同步的概念

5.1.3臨界區與進程互斥

5.1.4硬件支持互斥的方法

5.2信號量機制

5.2.1信號量的概念

5.2.2信號量的應用

5.2.3生產者消費者問題信號量機制解法

5.2.4哲學家進餐問題信號量機制解法

5.2.5讀者寫者問題解法

5.3管程機制

5.3.1管程的概念

5.3.2生產者消費者問題管程機制解法

5.3.3哲學家進餐問題管程機制解法

5.4進程通信

5.4.1進程通信的方式

5.4.2消息緩沖通信

5.4.3信箱通信

5.4.4共享文件通信

5.4.5消息傳遞系統的若幹問題

習題5

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第6章並發性——死鎖

6.1死鎖的概念

6.2產生死鎖的條件和處理

6.2.1必要條件

6.2.2處理死鎖的基本方法

6.3死鎖的預防

6.3.1預先分配策略

6.3.2有序分配策略

6.4死鎖的避免

6.4.1系統安全狀態

6.4.2銀行家算法

6.5死鎖的檢測與解除

6.5.1死鎖的檢測

6.5.2死鎖的解除

6.6死鎖的綜合處理策略

習題6

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第7章內存管理

7.1內存管理的功能

7.1.1內存分配

7.1.2地址變換

7.1.3存儲保護

7.1.4存儲共享

7.1.5存儲擴充

7.2程序的鏈接和加載

7.2.1程序的鏈接

7.2.2程序的加載

7.3連續分配方式

7.3.1單一連續分配

7.3.2固定分區分配

7.3.3動態分區分配

7.3.4可重定位分區分配

7.3.5交換和覆蓋

7.4基本分頁分配方式

7.4.1頁面與頁表

7.4.2地址變換機構

7.4.3頁面大小

7.5基本分段分配方式

7.5.1段表

7.5.2地址變換機構

7.5.3共享與保護

習題7

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第8章虛擬存儲管理

8.1虛擬存儲器

8.1.1虛擬存儲器的定義

8.1.2虛擬存儲器的特點

8.1.3虛擬存儲器技術需要解決的問題

8.2請求頁式分配

8.2.1請求分頁硬件支持

8.2.2內存分配策略

8.2.3內存分配方法

8.2.4缺頁處理

8.3頁面置換算法

8.3.1最優頁面置換算法

8.3.2先進先出置換算法

8.3.3最近最少使用置換算法

8.3.4用軟件模擬LRU算法

8.3.5時鐘算法

8.3.6改進Clock算法

8.3.7工作集模型

8.4虛擬段式分配

8.4.1請求分段中的硬件支持

8.4.2地址變換機構

8.4.3缺段中斷

8.5段頁式分配方式

8.5.1段頁式分配的原理

8.5.2段頁式分配的地址變換

8.5.3分段和分頁的結合： Intel Pentium

8.6Linux系統的存儲管理

8.6.1Linux的虛擬存儲空間

8.6.2Linux管理內存空間的數據結構

8.6.3Linux內存區的分配、釋放和淘汰

習題8

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第9章設備管理

9.1I/O系統

9.1.1設備的類別

9.1.2設備標識

9.1.3I/O系統的結構

9.2I/O設備數據傳輸控制方式

9.2.1程序直接控制方式

9.2.2中斷控制方式

9.2.3DMA控制方式

9.2.4通道控制方式

9.3設備管理與功能

9.4設備分配

9.4.1設備分配中的數據結構

9.4.2設備分配應考慮的因素和分配技術

9.4.3設備分配算法

9.4.4SPOOLING系統

9.5緩沖技術

9.5.1緩沖的引入

9.5.2單緩沖

9.5.3雙緩沖

9.5.4循環緩沖

9.5.5緩沖池

9.6I/O軟件設計

9.6.1I/O軟件的設計目標和原則

9.6.2I/O中斷處理程序

9.6.3設備驅動程序

9.6.4與硬件無關的操作系統I/O軟件

9.6.5用戶空間的I/O軟件

9.7磁盤存儲器管理

9.7.1磁盤I/O

9.7.2磁盤調度算法

9.8RAID技術

9.8.1RAID技術的引入

9.8.2RAID分級

9.9Linux的設備管理

9.9.1Linux設備管理概述

9.9.2設備驅動程序和內核之間的接口

9.9.3字符設備

9.9.4塊設備

9.9.5網絡設備

習題9

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第10章文件管理

10.1文件系統的概念

10.1.1文件和文件系統

10.1.2文件分類

10.1.3文件操作

10.2文件的邏輯結構

10.2.1文件邏輯結構的類型

10.2.2順序文件

10.2.3索引文件

10.2.4索引順序文件

10.2.5直接文件和散列文件

10.3文件的物理結構

10.3.1順序結構

10.3.2鏈接結構

10.3.3索引結構

10.4文件的存取方法

10.4.1順序存取

10.4.2直接存取

10.4.3按鍵存取

10.5文件目錄

10.5.1文件控制塊與索引結點

10.5.2文件目錄與目錄文件

10.5.3目錄結構

10.5.4目錄查詢技術

10.6文件存儲空間管理

10.6.1空閑表和空閑鏈表

10.6.2位示圖

10.6.3UNIX成組鏈接

10.7文件共享和保護

10.7.1文件共享的模式

10.7.2文件的保護

10.8Windows文件系統

10.8.1Windows磁盤管理和文件系統驅動

10.8.2Windows文件系統格式

10.8.3NTFS文件系統的結構

10.9Linux的文件系統

10.9.1ext2的文件系統

10.9.2虛擬文件系統

10.10分布式文件系統

10.10.1分布式文件系統的發展階段

10.10.2HDFS系統構成

10.10.3HDFS文件的讀寫操作

10.10.4HDFS數據維護機制

習題10

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參考文獻