操作系統原理

 

目錄

第1章緒論

 

1.1計算機系統結構概述

 

1.1.1馮·諾依曼體系結構

 

1.1.2軟件的層次結構

 

1.2操作系統的定義和功能

 

1.2.1操作系統的定義

 

1.2.2操作系統的功能

 

1.3操作系統的發展和分類

 

1.3.1手工操作階段

 

1.3.2單道批處理操作系統

 

1.3.3多道批處理操作系統 

 

1.3.4分時操作系統

 

1.3.5實時操作系統

 

1.3.6通用操作系統

 

1.3.7微機操作系統

 

1.3.8嵌入式操作系統

 

1.3.9網絡操作系統和分布式操作系統

 

1.3.10多處理機操作系統

 

1.3.11移動終端操作系統

 

1.3.12國產操作系統的發展

 

1.4操作系統的基本特征

 

1.5操作系統的設計結構

 

關鍵術語

 

習題

 

 

第2章操作系統界面

 

2.1命令控制界面

 

2.1.1命令行界面

 

2.1.2Shell編程

 

2.1.3圖形用戶界面

 

2.1.4智能接口

 

2.1.5虛擬現實和增強現實

 

2.2系統調用

 

2.2.1C函數的調用過程

 

2.2.2管態和目態

 

2.2.3外中斷和內中斷

 

2.2.4系統調用

 

2.2.5系統調用和庫函數

 

關鍵術語

 

習題

 

 

第3章進程控制

 

3.1程序的順序和並發執行

 

3.2進程和進程切換

 

3.2.1進程的概念

 

3.2.2進程的內存映像結構

 

3.2.3進程控制塊

 

3.2.4進程上下文切換

 

3.3進程狀態及狀態轉換

 

3.4進程控制

 

3.4.1進程創建/創建原語

 

3.4.2進程銷毀/撤銷原語

 

3.4.3阻塞與喚醒

 

3.4.4掛起與激活

 

3.4.5Linux下的進程控制系統調用

 

3.5線程

 

3.5.1線程的引入與概念

 

3.5.2線程和進程的區別

 

3.5.3線程的實現方式

 

3.5.4POSIX線程庫實現

 

關鍵術語

 

習題

 

 

第4章進程通信

 

4.1臨界區訪問

 

4.2進程互斥訪問

 

4.2.1互斥： 硬件方案

 

4.2.2互斥： 軟件方案

 

4.3信號量機制

 

4.3.1信號量

 

4.3.2解決互斥問題

 

4.3.3進程間的制約關系和同步

 

4.3.4經典同步問題——生產者消費者問題

 

4.3.5經典同步問題——哲學家就餐問題

 

4.3.6經典同步問題——讀者寫者問題

 

4.4進程通信機制

 

4.4.1進程間通信的分類

 

4.4.2消息隊列

 

4.4.3共享內存

 

4.4.4管道

 

4.4.5信號

 

4.5死鎖

 

4.5.1死鎖概念

 

4.5.2死鎖產生的必要條件

 

4.5.3死鎖預防

 

4.5.4死鎖避免——銀行家算法

 

4.5.5死鎖檢測及恢復

 

4.5.6鴕鳥算法

 

關鍵術語

 

習題

 

 

第5章處理機調度

 

5.1處理機調度的層次

 

5.2作業調度

 

5.2.1作業的狀態及其轉換

 

5.2.2作業調度功能

 

5.3進程調度

 

5.3.1進程調度的功能

 

5.3.2進程調度的方式

 

5.3.3進程調度的時機

 

5.4處理機調度的實現和目標

 

5.4.1調度的實現

 

5.4.2調度目標與調度評價

 

5.5調度算法

 

5.5.1先來先服務算法

 

5.5.2短作業/短進程優先法

 

5.5.3最短剩余時間優先法

 

5.5.4最高響應比優先法

 

5.5.5時間片輪轉法

 

5.5.6優先級法

 

5.5.7多級隊列調度算法

 

5.5.8多級反饋隊列調度算法

 

5.5.9公平共享調度

 

5.5.10傳統的UNIX調度

 

5.6實時系統調度方法

 

5.6.1實時系統和實時任務

 

5.6.2實現實時調度的條件

 

5.6.3實時調度算法的分類

 

5.6.4最早截止時間優先算法

 

5.6.5優先級反轉

 

5.7多處理機系統調度方法

 

5.8負載均衡

 

5.8.1負載均衡的基本原理

 

5.8.2負載均衡的分類

 

5.8.3常見的負載均衡算法

 

5.8.4負載均衡的部署模式

 

5.8.5單服務器的負載均衡問題

 

關鍵術語

 

習題

 

 

第6章存儲器管理

 

6.1程序的運行過程

 

6.1.1程序的運行結構

 

6.1.2計算機的內存結構

 

6.1.3符號地址和邏輯地址

 

6.1.4物理地址

 

6.2存儲管理的任務和功能

 

6.2.1地址變換

 

6.2.2內存分配回收

 

6.2.3虛擬存儲管理

 

6.2.4內存共享和保護

 

6.3分區存儲管理和覆蓋技術

 

6.3.1數據結構和地址變換

 

6.3.2內存的分配回收

 

6.3.3內存覆蓋和交換技術

 

6.3.4內存保護和共享

 

6.3.5夥伴系統

 

6.4頁式存儲管理

 

6.4.1數據結構和地址變換

 

6.4.2分配回收

 

6.4.3安全和共享

 

6.5局部性原理以及交換技術

 

6.5.1程序的局部性原理

 

6.5.2動態頁式管理

 

6.5.3請求調入技術

 

6.5.4分配和替換策略

 

6.5.5頁面置換算法

 

6.5.6工作集理論

 

6.5.7多級頁表

 

6.6段式管理

 

6.6.1基本思想

 

6.6.2數據結構和地址變換

 

6.6.3分配和回收

 

6.6.4共享保護

 

6.6.5段式存儲管理的優缺點

 

6.7段頁式管理

 

6.8操作系統內存漏洞

 

關鍵術語

 

習題

 

 

第7章設備管理

 

7.1輸入/輸出系統

 

7.1.1I/O設備及其分類

 

7.1.2設備控制器

 

7.1.3總線

 

7.1.4設備數據傳輸控制方式

 

7.2內核I/O子系統

 

7.2.1設備獨立性軟件

 

7.2.2設備驅動及設備驅動模型

 

7.2.3中斷機制及中斷處理程序

 

7.2.4緩沖機制

 

7.3獨占型設備——以鍵盤設備為例

 

7.4共享型設備——以磁盤設備為例

 

7.4.1磁盤的結構

 

7.4.2磁盤的編址方式及地址轉換

 

7.4.3磁盤的訪問時間

 

7.4.4磁盤的調度算法

 

7.4.5磁盤高速緩存

 

7.4.6磁盤系統管理

 

7.5虛擬型設備——SPOOLING虛擬打印機

 

7.5.1SPOOLING概念

 

7.5.2SPOOLING系統的組成

 

7.5.3共享打印機

 

7.5.4SPOOLING系統特點

 

關鍵術語

 

習題

 

 

第8章文件管理

 

8.1文件和文件系統

 

8.1.1文件類型

 

8.1.2文件屬性

 

8.1.3文件系統

 

8.2文件的邏輯結構

 

8.2.1文件邏輯結構的類型

 

8.2.2順序文件

 

8.2.3索引文件

 

8.2.4索引順序文件

 

8.2.5文件的存取方法

 

8.3文件的物理結構

 

8.3.1連續分配

 

8.3.2鏈式分配

 

8.3.3索引分配

 

8.3.4空閑空間管理

 

8.4文件目錄管理

 

8.4.1文件與文件元數據

 

8.4.2文件目錄與目錄文件

 

8.4.3目錄結構

 

8.5文件共享及保護

 

8.5.1文件共享

 

8.5.2文件保護

 

8.6文件系統相關系統調用

 

8.7文件系統的磁盤存儲結構

 

8.7.1Linux文件系統磁盤存儲結構

 

8.7.2邏輯卷管理

 

8.7.3獨立磁盤冗余陣列技術

 

關鍵術語

 

習題