操作系統原理與國產化操作系統實踐（微課視頻版）

金濤，教授，鄂爾多斯應用技術學院數學與計算機學院院長，內蒙古數據科學與大數據協會第二屆理事會理事。長期從事操作系統教學、智能語音識別、智能搜索研究；參與內蒙古教育廳教學改革項目2項，2024年“協同?創新?提質：基於雙能導向的計算機專業應用型人才校企協同培養的探索與實踐”獲校級教學成果一等獎，操作系統原理課程獲批2022年校級優質課程，參編教材4部，作為團隊主要成員獲得第四屆內蒙古自治區高校教師教學創新大賽二等獎。發表學術論文15篇，其中SCI一篇，SCI通信作者2篇，北大核心4篇，專利11項。

目錄

 

 

配套資源（教學課件、教學大綱等）

 

 

第1章操作系統引論（62min）

 

1．1操作系統的目標和作用

 

1．1．1操作系統的目標

 

1．1．2操作系統的作用

 

1．1．3推動操作系統發展的主要動力

 

1．2操作系統的發展過程

 

1．2．1未配置操作系統的計算機系統

 

1．2．2單道批處理系統

 

1．2．3多道批處理系統

 

1．2．4分時系統

 

1．2．5實時系統

 

1．2．6微機操作系統

 

1．2．7嵌入式操作系統

 

1．2．8網絡操作系統

 

1．2．9分布式操作系統

 

1．2．10操作系統的現狀

 

1．2．11國產化操作系統的發展歷程

 

1．3操作系統的基本特性

 

1．3．1並發

 

1．3．2共享

 

1．3．3虛擬

 

1．3．4異步

 

1．4操作系統的主要功能

 

1．4．1處理機管理功能

 

1．4．2存儲器管理功能

 

1．4．3設備管理功能

 

1．4．4文件管理功能

 

1．4．5接口管理功能

 

1．5操作系統的體系結構

 

1．6Shell與系統調用

 

1．7本章小結

 

習題

 

第2章進程管理與多線程（74min）

 

2．1前趨圖和程序執行

 

2．1．1前趨圖

 

2．1．2程序順序執行

 

2．1．3程序並發執行

 

2．2進程的描述

 

2．2．1進程的定義與特征

 

2．2．2進程的基本狀態與轉換

 

2．2．3掛起操作和進程狀態的轉換

 

2．2．4進程管理中的數據結構

 

2．3進程控制

 

2．3．1進程的創建

 

2．3．2進程的終止

 

2．3．3進程的阻塞與喚醒

 

2．3．4進程的掛起與激活

 

2．4進程通信

 

2．4．1進程通信的類型

 

2．4．2消息傳遞通信的實現方式

 

2．5線程的概念

 

2．5．1線程的引入

 

2．5．2線程與進程的比較

 

2．5．3線程狀態和線程控制塊

 

2．6線程的實現

 

2．6．1線程的實現方式

 

2．6．2線程的具體實現

 

2．6．3線程的創建與終止

 

2．7本章小結

 

習題

 

第3章進程同步與進程調度算法（22min）

 

3.1進程同步與互斥

 

3.1.1進程同步的基本概念

 

3.1.2軟件同步機制

 

3.1.3硬件同步機制

 

3.1.4信號量機制

 

3.1.5利用信號量實現互斥

 

3.1.6利用信號量實現同步

 

3.1.7利用信號量實現前驅關系

 

3.2經典的進程同步問題

 

3.2.1生產者消費者問題

 

3.2.2哲學家進餐問題

 

3.2.3讀者寫者問題

 

3.3進程調度

 

3.3.1進程調度的任務、機制和方式

 

3.3.2進程調度算法

 

3.4本章小結

 

習題

 

第4章死鎖（18min）

 

4．1死鎖概述

 

4．1．1死鎖的定義

 

4．1．2產生死鎖的原因

 

4．1．3產生死鎖的必要條件

 

4．1．4處理死鎖的基本方法

 

4．2死鎖的預防

 

4．3死鎖的避免

 

4．3．1系統安全狀態

 

4．3．2利用銀行家算法避免死鎖

 

4．4死鎖的檢測與解除

 

4．4．1死鎖的檢測

 

4．4．2死鎖的解除 

 

4．5本章小結

 

習題

 

第5章存儲器管理（59min）

 

5．1存儲器的層次結構

 

5．1．1多層結構的存儲器

 

5．1．2主存儲器和寄存器

 

5．1．3高速緩存和磁盤緩存

 

5．2程序的裝入與鏈接

 

5．2．1地址綁定和內存保護

 

5．2．2程序的裝入

 

5．2．3程序的鏈接

 

5．3對換與覆蓋

 

5．3．1多道程序環境下的對換技術

 

5．3．2對換區的管理

 

5．3．3進程的換出與換入

 

5．3．4覆蓋

 

5．4連續分配存儲管理方式

 

5．4．1單一連續分配

 

5．4．2固定分區分配

 

5．4．3動態分區分配

 

5．4．4動態重定位分區分配

 

5．5分頁存儲管理方式

 

5．5．1分頁存儲管理的基本方法

 

5．5．2地址變換機構

 

5．5．3引入快表後的內存有效訪問時間

 

5．5．4兩級頁表和多級頁表

 

5．5．5反置頁表

 

5．6分段存儲管理方式

 

5．6．1分段存儲管理方式的引入

 

5．6．2分段系統的基本原理

 

5．6．3信息共享

 

5．7段頁式存儲管理方式

 

5．8本章小結

 

習題

 

第6章文件系統

 

6．1文件系統的基本概念

 

6．1．1數據項、記錄和文件

 

6．1．2文件名和文件類型

 

6．1．3文件系統的層次結構

 

6．1．4文件操作

 

6．2文件的邏輯結構

 

6．2．1文件邏輯結構的類型

 

6．2．2順序文件

 

6．2．3記錄尋址

 

6．2．4索引文件

 

6．2．5索引順序文件

 

6．2．6直接文件和哈希文件

 

6．3文件目錄

 

6．3．1目錄結構

 

6．3．2文件索引

 

6．4文件共享與保護

 

6．4．1基於索引節點的共享方式

 

6．4．2利用符號鏈實現文件共享

 

6．4．3磁盤容錯技術

 

6．5本章小結

 

習題

 

第7章虛擬存儲器（56min）

 

7.1虛擬存儲器概述

 

7.1.1常規存儲器管理方式的特征和局部性原理

 

7.1.2虛擬存儲器的定義與特征

 

7.1.3虛擬存儲器的實現方法

 

7.2請求分頁存儲管理方式

 

7.2.1請求分頁中的硬件支持

 

7.2.2請求分頁中的內存分配

 

7.2.3頁面調入策略

 

7.3頁面置換算法

 

7.3.1最佳頁面置換算法

 

7.3.2先進先出頁面置換算法

 

7.3.3最近最久未使用頁面置換算法

 

7.3.4Clock頁面置換算法

 

7.3.5頁面分配策略

 

7.4抖動與工作集

 

7.4.1抖動

 

7.4.2工作集

 

7.4.3抖動的預防方法

 

7.5請求分段存儲管理方式

 

7.5.1請求分段中的硬件支持

 

7.5.2分段的共享與保護

 

7.6本章小結

 

習題

 

第8章I/O設備管理(輸入/輸出系統)

 

8．1I/O系統的功能、模型與接口

 

8．1．1I/O管理的主要功能

 

8．1．2I/O系統的層次結構與模型

 

8．1．3I/O系統的接口

 

8．2I/O設備概述

 

8．2．1設備分類

 

8．2．2設備控制器

 

8．3I/O軟件層次

 

8．3．1中斷處理程序

 

8．3．2設備驅動程序

 

8．3．3與設備無關的操作系統I/O軟件

 

8．3．4用戶層的I/O軟件

 

8．4緩沖區管理

 

8．4．1緩沖的引入

 

8．4．2單緩沖區和雙緩沖區

 

8．4．3環形緩沖區

 

8．4．4緩沖池

 

8．5磁盤調度和磁盤管理

 

8．5．1磁盤調度

 

8．5．2磁盤管理

 

8．6本章小結

 

習題

 

第9章保護和安全

 

9．1安全環境

 

9．1．1實現“安全環境”的主要目標和面臨的威脅

 

9．1．2系統安全的特征

 

9．1．3計算機安全的分類

 

9．2數據加密技術

 

9．2．1數據加密原理

 

9．2．2對稱加密算法與非對稱加密算法

 

9．2．3數字簽名和數字證書

 

9．3用戶驗證

 

9．3．1使用口令驗證

 

9．3．2基於物理標誌的驗證技術

 

9．3．3生物識別驗證技術

 

9．4來自系統內部的攻擊

 

9．4．1早期常采用的攻擊方式

 

9．4．2邏輯炸彈和陷阱門

 

9．4．3特洛伊木馬和登錄欺騙

 

9．4．4緩沖區溢出

 

9．5來自系統外部的攻擊

 

9．5．1病毒、蠕蟲和移動代碼

 

9．5．2兩種典型外部攻擊的防禦策略和應急響應

 

9．5．3計算機病毒特征和類型

 

9．5．4病毒的隱藏方式

 

9．5．5病毒的預防和檢測

 

9．6本章小結

 

習題