操作系统原理、设计及应用

第1章计算机操作系统概论

1.1操作系统的概念

1.1.1操作系统与计算机同在

1.1.2对操作系统的认识

1.1.3操作系统的功能

1.1.4操作系统的服务

1.2操作系统的学习方法

1.2.1学习和研究操作系统

1.2.2理解操作系统的特征

1.2.3理解操作系统的硬件关联

1.3操作系统的形成与发展

1.3.1操作系统发展的基础

1.3.2操作系统的进展与演变

1.4操作系统的分类

1.4.1分类的原则与观点

1.4.2单用户操作系统

1.4.3操作系统的体系结构

1.5当前主流操作系统简介

1.5.1Windows系列操作系统

1.5.2UNIX系列操作系统

本章小结

习题

第2章进程与并发控制

2.1并发与进程

2.1.1并发概述

2.1.2程序的顺序执行与并发执行

2.1.3进程及其运行环境

2.2进程的状态转换

2.2.1进程的执行轨迹

2.2.2两状态进程模型

2.2.3五状态进程模型

2.2.4进程的挂起状态

2.3操作系统对进程的控制

2.3.1操作系统内核

2.3.2操作系统控制结构

2.3.3进程的构成及进程的组织

2.3.4进程控制块PCB

2.3.5PCB实例解析

2.3.6操作系统内核级安全：执行模式

2.3.7操作系统对进程的控制

2.4线程另一种并发实体

2.4.1进程与线程

214.2多线程并发

2.4.3线程的类型

2.4.4多线程实例

2.5进程调度

2.5.1调度的目标、原则和方式

2.5.2调度的类型

2.5.3进程调度算法

2.5.4实时系统与实时任务调度

2.5.5进程调度实例

2.6进程并发控制：互斥与同步

2.6.1并发控制

2.6.2互斥与同步的解决策略

2.6.3互斥与同步解决方法之一：软件方法

2.6.4互斥与同步解决方法之二：硬件方法

2.6.5互斥与同步解决方法之三：信号量方法

2.6.6互斥与同步解决方法之四：管程

2.7经典进程互斥与同步问题之一：生产者／消费者问题

2.8经典进程互斥与同步问题之二：读者／写者问题

2.9互斥与同步解决方法之五：消息传递

2.9.1进程通信的方式

2.9.2共享存储区方式

2.9.3消息传递机制

2.9.4利用消息传递实现互斥

2.9.5利用消息传递解决生产者／消费者问题

2.10进程互斥与同步实例

2.11进程死锁

2.11.1引起死锁的原因

2.11.2解决死锁的方法

2.11.3预防死锁

2.11.4避免死锁

2.11.5检测并解除死锁

2.12经典进程互斥与同步问题之三：哲学家进餐问题

本章小结

习题

第3章数据存储与管理

3.1概述

3.1.1存储系统的结构

3.1.2程序的装入和链接

3.1.3设计需求

3.2存储管理

3.2.1单连续分配

3.2.2分区管理

3.2.3对换

3.2.4离散分配方式

3.3虚拟存储技术

3.3.1虚拟存储技术概述

3.3.2请求分页存储管理方式

3.3.3段页式虚拟存储技术

本章小结

习题

第4章设备与I／O管理

4.1概述

4.1.1设备管理的作用

4.1.2I／O设备的类型

4.1.3设备管理的层次结构

4.2设备的硬件层次结构

4.2.1主机与通道和控制器的连接

4.2.2控制器与通道

4.2.3输入／输出部件

4.3设备管理软件层次结构

4.3.1设备驱动程序

4.3.2设备的I／O控制方式

4.3.3DMA控制方式

4.3.4设备驱动程序举例

4.3.5设备管理的结构

4.4提高设备管理性能的相关技术

4.4.1缓冲技术

4.4.2SPOOLing技术

4.4.3设备无关性

4.5设备分配及分配算法

4.5.1分配独占设备和算法

4.5.2分配共享设备和算法

4.6.1应用编程接口

4.6.2驱动程序与操作系统内核之间的接口

4.6.3驱动程序与CPU的交互

本章小结

习题

第5章文件系统原理与应用

5.1概述

5.1.1文件概念及类型

5.1.2文件系统的设计目标、功能及实现

5.1.3文件系统与数据库系统

5.2磁盘存储器的管理

5.2.1文件的组织与实现

5.2.2有结构文件的记录块转换

5.2.3空闲磁盘空间的管理

5.3文件目录及文件控制块

5.3.1文件目录

5.3.2文件控制块

513.3按名存取文件的实现过程

5.3.4FAT文件系统目录、文件分配表及文件控制块的实现

5.3.5Linux文件系统目录、文件分配表及文件控制块的实功

5.4文件系统缓存管理

5.4.1文件缓存管理的概念

5.4.2缓存类型

5.4.3缓存致性

5.4.4LinuxVFS的缓存管理

5.5文件共享

5.5.1文件共享的控制

5.5.2文件共享的实现

5.6文件系统的开放性

5.6.1概述

5.6.2物理文件系统的注册与注销

5.7文件系统可靠性

5.7.1系统备份

5.7.2文件系统数据的致性

5.8文件系统安全性

5.8.1系统级安全管理

5.8.2用户级安全管理

5.8.3目录级安全管理

5.8.4文件级安全管理

5.9文件系统接口

5.9.1接口概述

5.9.2基本接口功能

本章小结

习题

第6章操作系统安全

6.1操作系统安全性概念

6.1.1安全性的含义

6.1.2安全的威胁源

6.1.3操作系统的安全性

6.1.4操作系统的安全机制与安全服务

6.2操作系统的安全机制实施

6.2.1内存保护机制

6.2.2文件保护机制

6.2.3用户认证机制

6.2.4访问控制机制

6.2.5恶意程序防御机制

6.3安全操作系统

6.3.1建立安全模型

6.3.2安全操作系统设计

6.3.3系统安全可信度验证

6.3.4安全操作系统实施

本章小结

习题

参考文献

重要操作系统网站

　　操作系统自20世纪80年代诞生以来，已成为与计算机系统密不可分的部分，它蕴含的内容和功能也在不断地发展。每一个接触计算机的人，或者说每一个拥有智能信息终端的人，首先面对的就是操作系统。　　操作系统是计算机的灵魂，是用户与计算机和系统软／硬件环境进行交互的界面，也是计算机使用者和开发工作者必须掌握的系统知识和技术。随着计算机技术和网络通信技术的迅速普及以及信息网络环境的建立，人们了解、掌握计算机知识，提高操作、应用和开发计算机应用系统的愿望越来越强烈。计算技术、存储技术、通信技术和网络技术的发展，促使了操作系统本身的发展。应用领域的需求变化和用户要求的不断深化也促使了操作系统结构和功能的变迁。学习、熟悉、使用和掌握操作系统已成为信息领域各个专业学生的必然要求，也成为广大行业从业者的基本要求。　　本书面向操作系统的原理及应用，按照计算机系统软件系统资源管理和并发(并行)处理的顺序，介绍计算机操作系统的基本概念、基本原理和基本应用技术。从资源管理的角度，详细介绍常规操作系统的结构及其运行原理，从多道程序和并发(并行)处理的角度，深入浅出地阐述事件驱动和任务(进程)调度的思路、过程及目的。　　本书内容涵盖了操作系统的主要内容，包括系统与软件结构、事件处理与任务调度、存储分配与管理、设备与I／O处理、数据与文件系统以及操作系统的安全性等。　　本书由浅入深，循序渐近，以教材方式组织内容，适合读者自学。此外，每章还配有习题与思考题，可作为计算机通信、计算机工程、软件工程、信息系统、信息安全等专业的本科教材，也可以作为广大计算机应用者和大专院校师生的参考书。