《計算機操作系統教程(第4版)》

第1章緒論1

1.1操作系統概念1

1.2操作系統的歷史2

1.2.1手工操作階段2

1.2.2早期批處理3

1.2.3多道程序系統5

1.2.4分時操作系統6

1.2.5實時操作系統6

1.2.6通用操作系統7

1.2.7操作系統的進一步發展7

1.3操作系統的基本類型8

1.3.1批處理操作系統8

1.3.2分時系統9

1.3.3實時系統9

1.3.4通用操作系統10

1.3.5個人計算機上的操作系統10

1.3.6網絡操作系統10

1.3.7分布式操作系統11

1.4操作系統功能11

1.4.1處理機管理12

1.4.2存儲管理12

1.4.3設備管理12

1.4.4信息管理(文件系統管理)12

1.4.5用戶接口13

1.5計算機硬件簡介13

1.5.1計算機的基本硬件元素13

1.5.2與操作系統相關的幾種主要寄存器14

1.5.3存儲器的訪問速度15

1.5.4指令的執行與中斷15

1.5.5操作系統的啟動16

1.6算法的描述16

1.7研究操作系統的幾種觀點17

1.7.1計算機資源管理者的觀點18

1.7.2用戶界面的觀點18

1.7.3進程管理的觀點18

本章小結18

習題19

第2章操作系統用戶界面20

2.1簡介20

2.2一般用戶的輸入輸出界面21

2.2.1作業的定義21

2.2.2作業組織21

2.2.3一般用戶的輸入輸出方式22

2.3命令控制界面24

2.4Linux與Windows的命令控制界面25

2.4.1Linux的命令控制界面25

2.4.2Windows的命令控制界面27

2.5系統調用29

2.6Linux和Windows的系統調用31

2.6.1Linux系統調用31

2.6.2Windows系統調用32

本章小結33

習題34

第3章進程管理35

3.1進程的概念35

3.1.1程序的并發執行35

3.1.2進程的定義39

3.2進程的描述39

3.2.1進程控制塊40

3.2.2進程上下文41

3.2.3進程上下文切換43

3.2.4進程空間與大小43

3.3進程狀態及其轉換44

3.3.1進程狀態44

3.3.2進程狀態轉換44

3.4進程控制45

3.4.1進程創建與撤銷45

3.4.2進程的阻塞與喚醒47

3.5進程互斥47

3.5.1資源共享所引起的制約47

3.5.2互斥的加鎖實現50

3.5.3信號量和P、V原語51

3.5.4用P、V原語實現進程互斥54

3.6進程同步55

3.6.1同步的概念55

3.6.2私用信號量56

3.6.3用P、V原語操作實現同步57

3.6.4生產者消費者問題58

3.7進程通信59

3.7.1進程的通信方式59

3.7.2消息緩沖機制60

3.7.3郵箱通信61

3.7.4進程通信的實例——和控制臺的通信62

3.7.5進程通信的實例——管道66

3.8死鎖問題69

3.8.1死鎖的概念69

3.8.2死鎖的消除方法70

3.9線程的概念71

3.9.1為什么要引入線程71

3.9.2線程的基本概念72

3.9.3線程與進程的區別72

3.9.4線程的適用范圍73

3.10線程分類與執行74

3.10.1線程的分類74

3.10.2線程的執行特性76

本章小結77

習題77

第4章處理機調度79

4.1分級調度79

4.1.1作業的狀態及其轉換79

4.1.2調度的層次80

4.1.3作業與進程的關系81

4.2作業調度81

4.2.1作業調度功能81

4.2.2作業調度目標與性能衡量82

4.3進程調度84

4.3.1進程調度的功能84

4.3.2進程調度的時機85

4.3.3進程調度性能評價86

4.4調度算法86

4.5算法評價90

4.5.1FCFS方式的調度性能分析90

4.5.2輪轉法調度性能評價93

4.5.3線性優先級法的調度性能94

4.6實時系統調度方法95

4.6.1實時系統的特點95

4.6.2實時調度算法的分類97

4.6.3時限調度算法與頻率單調調度算法97

本章小結99

習題99

第5章存儲管理101

5.1存儲管理的功能101

5.1.1虛擬存儲器101

5.1.2地址變換102

5.1.3內外存數據傳輸的控制104

5.1.4內存的分配與回收104

5.1.5內存信息的共享與保護105

5.2分區存儲管理106

5.2.1分區管理基本原理106

5.2.2分區的分配與回收108

5.2.3有關分區管理其他問題的討論111

5.3覆蓋與交換技術112

5.3.1覆蓋技術112

5.3.2交換技術113

5.4頁式管理115

5.4.1頁式管理的基本原理115

5.4.2靜態頁面管理115

5.4.3動態頁式管理118

5.4.4請求頁式管理中的置換算法120

5.4.5存儲保護123

5.4.6頁式管理的優缺點123

5.5段式與段頁式管理124

5.5.1段式管理的基本思想124

5.5.2段式管理的實現原理124

5.5.3段式管理的優缺點128

5.5.4段頁式管理的基本思想129

5.5.5段頁式管理的實現原理129

5.6局部性原理和抖動問題131

本章小結134

習題134第6章進程與存儲管理示例136

6.1Linux進程和存儲管理簡介136

6.2Linux進程結構139

6.2.1進程的概念139

6.2.2進程的虛擬地址結構140

6.2.3進程上下文141

6.2.4進程的狀態和狀態轉換143

6.2.5小結145

6.3Linux進程控制145

6.3.1Linux啟動及進程樹的形成145

6.3.2進程控制146

6.4Linux進程調度149

6.5Linux進程通信152

6.5.1Linux的低級通信152

6.5.2進程間通信153

6.6Linux存儲管理161

6.6.1虛存空間和管理161

6.6.2請求調頁技術163

本章小結165

習題166

第7章Windows的進程與內存管理167

7.1Windows NT的特點及相關的概念167

7.1.1Windows NT體系結構的特點167

7.1.2Windows的管理機制168

7.2Windows進程和線程169

7.2.1Windows的進程和線程的定義170

7.2.2進程和線程的關聯170

7.2.3Windows進程的結構170

7.2.4Windows線程的結構171

7.2.5Windows進程和線程的創建172

7.3Windows處理器調度機制173

7.3.1調度優先級174

7.3.2線程狀態174

7.3.3線程調度機制175

7.4Windows的內存管理176

7.4.1內存管理器177

7.4.2內存管理的機制177

7.5虛擬地址空間178

7.5.1虛擬地址空間布局178

7.5.2虛擬地址轉換179

7.6頁面調度181

7.6.1缺頁處理181

7.6.2工作集及頁面調度策略182

7.6.3頁框號和物理內存管理182

本章小結183

習題184

第8章文件系統185

8.1文件系統的概念185

8.2文件的邏輯結構與存取方法187

8.2.1邏輯結構187

8.2.2存取方法189

8.3文件的物理結構與存儲設備191

8.3.1文件的物理結構192

8.3.2文件存儲設備194

8.4文件存儲空間管理195

8.5文件目錄管理197

8.5.1文件的組成198

8.5.2文件目錄198

8.5.3便于共享的文件目錄200

8.5.4目錄管理201

8.6文件存取控制203

8.7文件的使用205

8.8文件系統的層次模型205

本章小結207

習題208

第9章設備管理210

9.1引言210

9.1.1設備的類別210

9.1.2設備管理的功能和任務211

9.2數據傳送控制方式212

9.2.1程序直接控制方式212

9.2.2中斷方式213

9.2.3DMA方式215

9.2.4通道控制方式217

9.3中斷技術219

9.3.1中斷的基本概念219

9.3.2中斷的分類與優先級219

9.3.3軟中斷220

9.3.4中斷處理過程220

9.4緩沖技術222

9.4.1緩沖的引入222

9.4.2緩沖的種類222

9.4.3緩沖池的管理223

9.5設備分配225

9.5.1設備分配用數據結構225

9.5.2設備分配的原則227

9.5.3設備分配算法228

9.6I/O進程控制228

9.6.1I/O控制的引入228

9.6.2I/O控制的功能228

9.6.3I/O控制的實現229

9.7設備驅動程序230

本章小結230

習題231

第10章Linux文件系統233

10.1Linux文件系統的特點與文件類別233

10.1.1特點233

10.1.2文件類型234

10.2Linux的虛擬文件系統235

10.2.1虛擬文件系統框架235

10.2.2Linux虛擬文件系統的數據結構235

10.2.3VFS的系統調用241

10.3文件系統的注冊和掛裝242

10.3.1文件系統注冊242

10.3.2已掛裝文件系統描述符鏈表243

10.3.3掛裝根文件系統244

10.3.4掛裝一般文件系統245

10.3.5卸載文件系統246

10.4進程與文件系統的聯系246

10.4.1系統打開文件表246

10.4.2用戶打開文件表246

10.4.3進程的當前目錄和根目錄247

10.5ext2文件系統247

10.5.1ext2文件系統的存儲結構247

10.5.2ext2文件系統主要的磁盤數據結構248

10.5.3ext2文件系統的內存數據結構251

10.5.4數據塊尋址252

10.6塊設備驅動253

10.6.1設備配置253

10.6.2設備驅動程序的接口254

10.7字符設備驅動255

本章小結256

習題257

第11章Windows的設備管理和文件系統258

11.1Windows I/O系統的結構258

11.1.1設計目標258

11.1.2設備管理服務258

11.2設備驅動程序和I/O處理259

11.2.1設備驅動類型和結構260

11.2.2Windows的I/O處理260

11.3Windows的文件系統262

11.3.1Windows磁盤管理263

11.3.2Windows文件系統格式263

11.3.3Windows文件系統驅動264

11.4NTFS文件系統264

11.4.1NTFS的特點264

11.4.2NTFS的磁盤結構265

11.4.3NTFS的文件系統恢復266

本章小結267

習題268

第12章嵌入式操作系統簡介269

12.1嵌入式操作系統的總體架構269

12.1.1嵌入式操作系統特點及分類269

12.1.2嵌入式操作系統的總體架構270

12.2嵌入式操作系統的任務管理273

12.2.1多任務機制273

12.2.2任務狀態和任務狀態遷移274

12.2.3任務調度275

12.2.4任務間通信276

12.2.5VxWorks任務管理278

12.3內存管理281

12.3.1動態內存管理機制282

12.3.2VxWorks動態內存管理函數282

12.3.3虛擬內存管理機制283

12.3.4VxWorks虛擬內存管理284

12.4設備管理與文件系統285

12.4.1I/O系統內部結構285

12.4.2實時內核的中斷管理286

12.4.3基本I/O操作流程287

12.4.4VxWorks的I/O接口287

12.4.5文件系統架構及操作288

12.4.6VxWorks文件系統289

12.5嵌入式操作系統的開發290

12.5.1集成開發環境Tornado291

12.5.2VxWorks的交叉編譯開發環境294

12.5.3實例開發的設計與實現過程296

本章小結297

習題298

參考文獻299

總結

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