【章名目錄】

第 1章　操作系統(tǒng)引論
第 2章　進(jìn)程的描述與控制
第3章　處理機(jī)調(diào)度與死鎖
第4章　進(jìn)程同步
第5章　存儲(chǔ)器管理
第6章　虛擬存儲(chǔ)器
第7章　輸入/輸出系統(tǒng)
第8章　文件管理
第9章　磁盤存儲(chǔ)器管理
第 10章　多處理機(jī)操作系統(tǒng)
第 11章　虛擬化和云計(jì)算
第 12章　保護(hù)和安全

【詳細(xì)目錄】

第 1章 操作系統(tǒng)引論 1
1．1 操作系統(tǒng)的目標(biāo)和作用 1
1．1．1 操作系統(tǒng)的目標(biāo) 1
1．1．2 操作系統(tǒng)的作用 2
1．1．3 推動(dòng)操作系統(tǒng)發(fā)展的主要?jiǎng)恿?4
1．2 操作系統(tǒng)的發(fā)展過程 5
1．2．1 未配置操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 5
1．2．2 單道批處理系統(tǒng) 6
1．2．3 多道批處理系統(tǒng) 7
1．2．4 分時(shí)系統(tǒng) 8
1．2．5 實(shí)時(shí)系統(tǒng) 10
1．2．6 微機(jī)操作系統(tǒng) 11
1．2．7 嵌入式操作系統(tǒng) 12
1．2．8 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng) 12
1．2．9 分布式操作系統(tǒng) 13
1．3 操作系統(tǒng)的基本特性 14
1．3．1 并發(fā) 14
1．3．2 共享 15
1．3．3 虛擬 16
1．3．4 異步 17
1．4 操作系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境 17
1．4．1 硬件支持 17
1．4．2 操作系統(tǒng)內(nèi)核 18
1．4．3 處理機(jī)的雙重工作模式 19
1．4．4 中斷與異常 20
1．5 操作系統(tǒng)的主要功能 21
1．5．1 處理機(jī)管理功能 21
1．5．2 存儲(chǔ)器管理功能 22
1．5．3 設(shè)備管理功能 23
1．5．4 文件管理功能 23
1．5．5 接口管理功能 24
1．5．6 現(xiàn)代操作系統(tǒng)的新功能 25
1．6 操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 26
1．6．1 簡單結(jié)構(gòu) 26
1．6．2 模塊化結(jié)構(gòu) 27
1．6．3 分層式結(jié)構(gòu) 28
1．6．4 微內(nèi)核結(jié)構(gòu) 29
1．6．5 外核結(jié)構(gòu) 32
1．7 系統(tǒng)調(diào)用 33
1．7．1 系統(tǒng)調(diào)用的基本概念 33
1．7．2 系統(tǒng)調(diào)用的類型 35
1．8 本章小結(jié) 35
習(xí)題1（含考研真題） 36

第 2章 進(jìn)程的描述與控制 38
2．1 前趨圖和程序執(zhí)行 38
2．1．1 前趨圖 38
2．1．2 程序順序執(zhí)行 39
2．1．3 程序并發(fā)執(zhí)行 40
2．2 進(jìn)程的描述 42
2．2．1 進(jìn)程的定義和特征 42
2．2．2 進(jìn)程的基本狀態(tài)與轉(zhuǎn)換 43
2．2．3 掛起操作和進(jìn)程狀態(tài)的轉(zhuǎn)換 44
2．2．4 進(jìn)程管理中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 46
2．3 進(jìn)程控制 49
2．3．1 進(jìn)程的創(chuàng)建 49
2．3．2 進(jìn)程的終止 51
2．3．3 進(jìn)程的阻塞與喚醒 52
2．3．4 進(jìn)程的掛起與激活 53
2．4 進(jìn)程通信 53
2．4．1 進(jìn)程通信的類型 53
2．4．2 消息傳遞通信的實(shí)現(xiàn)方式 56
2．4．3 Linux進(jìn)程通信實(shí)例 59
2．5 線程的基本概念 62
2．5．1 線程的引入 62
2．5．2 線程與進(jìn)程的比較 63
2．5．3 線程的狀態(tài)和線程控制塊 64
2．6 線程的實(shí)現(xiàn) 65
2．6．1 線程的實(shí)現(xiàn)方式 65
2．6．2 線程的實(shí)現(xiàn) 67
2．6．3 線程的創(chuàng)建和終止 69
2．7 本章小結(jié) 70
習(xí)題2（含考研真題） 70

第3章 處理機(jī)調(diào)度與死鎖 72
3．1 處理機(jī)調(diào)度概述 72
3．1．1 處理機(jī)調(diào)度的層次 72
3．1．2 作業(yè)和作業(yè)調(diào)度 73
3．1．3 進(jìn)程調(diào)度 74
3．1．4 處理機(jī)調(diào)度算法的目標(biāo) 76
3．2 調(diào)度算法 77
3．2．1 先來先服務(wù)調(diào)度算法 77
3．2．2 短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法 78
3．2．3 優(yōu)先級調(diào)度算法 78
3．2．4 輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法 80
3．3．5 多級隊(duì)列調(diào)度算法 81
3．2．6 多級反饋隊(duì)列調(diào)度算法 82
3．2．7 基于公平原則的調(diào)度算法 83
3．3 實(shí)時(shí)調(diào)度 84
3．3．1 實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)度的基本條件 84
3．3．2 實(shí)時(shí)調(diào)度算法分類 85
3．3．3 最早截止時(shí)間優(yōu)先算法 86
3．3．4 最低松弛度優(yōu)先算法 87
3．3．5 優(yōu)先級倒置 88
3．4 Linux進(jìn)程調(diào)度實(shí)例 90
3．5 死鎖概述 91
3．5．1 資源問題 91
3．5．2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的死鎖 92
3．5．3 死鎖的定義、必要條件和處理方法 94
3．5．4 資源分配圖 95
3．6 死鎖預(yù)防 96
3．6．1 破壞“請求和保持”條件 96
3．6．2 破壞“不可搶占”條件 97
3．6．3 破壞“循環(huán)等待”條件 97
3．7 死鎖避免 98
3．7．1 系統(tǒng)安全狀態(tài) 98
3．7．2 利用銀行家算法避免死鎖 99
3．8 死鎖的檢測與解除 102
3．8．1 死鎖的檢測 102
3．8．2 死鎖的解除 103
3．9 本章小結(jié) 105
習(xí)題3（含考研真題） 105

第4章 進(jìn)程同步 108
4．1 進(jìn)程同步的基本概念 108
4．1．1 背景 108
4．1．2 臨界區(qū)問題 111
4．2 軟件同步機(jī)制 112
4．3 硬件同步機(jī)制 113
4．4 信號(hào)量機(jī)制 115
4．4．1 信號(hào)量機(jī)制介紹 115
4．4．2 信號(hào)量的應(yīng)用 118
4．5 管程機(jī)制 119
4．6 經(jīng)典進(jìn)程的同步問題 122
4．6．1 生產(chǎn)者-消費(fèi)者問題 122
4．6．2 哲學(xué)家進(jìn)餐問題 125
4．6．3 讀者-寫者問題 128
4．7 Linux進(jìn)程同步機(jī)制 130
4．8 本章小結(jié) 132
習(xí)題4（含考研真題） 133

第5章 存儲(chǔ)器管理 135
5．1 存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu) 135
5．1．1 多層結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器 135
5．1．2 主存儲(chǔ)器與寄存器 136
5．1．3 高速緩存和磁盤緩存 137
5．2 程序的裝入和鏈接 138
5．2．1 地址綁定和內(nèi)存保護(hù) 138
5．2．2 程序的裝入 139
5．2．3 程序的鏈接 140
5．3 對換與覆蓋 142
5．3．1 多道程序環(huán)境下的對換技術(shù) 142
5．3．2 對換區(qū)的管理 143
5．3．3 進(jìn)程的換出與換入 143
5．3．4 覆蓋 145
5．4 連續(xù)分配存儲(chǔ)管理方式 146
5．4．1 單一連續(xù)分配 146
5．4．2 固定分區(qū)分配 146
5．4．3 動(dòng)態(tài)分區(qū)分配 147
5．4．4 動(dòng)態(tài)重定位分區(qū)分配 151
5．5 分頁存儲(chǔ)管理方式 153
5．5．1 分頁存儲(chǔ)管理的基本方法 153
5．5．2 地址變換機(jī)構(gòu) 155
5．5．3 引入快表后的內(nèi)存有效訪問時(shí)間 157
5．5．4 兩級頁表和多級頁表 157
5．5．5 反置頁表 159
5．6 分段存儲(chǔ)管理方式 160
5．6．1 分段存儲(chǔ)管理方式的引入 160
5．6．2 分段系統(tǒng)的基本原理 161
5．6．3 信息共享 164
5．7 段頁式存儲(chǔ)管理方式 165
5．8 實(shí)例：基于IA-32/x86-64架構(gòu)的內(nèi)存管理策略 167
5．9 本章小結(jié) 169
習(xí)題5（含考研真題） 169

第6章 虛擬存儲(chǔ)器 171
6．1 虛擬存儲(chǔ)器概述 171
6．1．1 常規(guī)存儲(chǔ)器管理方式的特征和局部性原理 171
6．1．2 虛擬存儲(chǔ)器的定義和特征 172
6．1．3 虛擬存儲(chǔ)器的實(shí)現(xiàn)方法 173
6．2 請求分頁存儲(chǔ)管理方式 174
6．2．1 請求分頁中的硬件支持 175
6．2．2 請求分頁中的內(nèi)存分配 176
6．2．3 頁面調(diào)入策略 178
6．3 頁面置換算法 180
6．3．1 最佳頁面置換算法和先進(jìn)先出頁面置換算法 180
6．3．2 最近最久未使用頁面置換算法和最少使用頁面置換算法 181
6．3．3 Clock頁面置換算法 183
6．3．4 頁面緩沖算法 184
6．3．5 請求分頁系統(tǒng)的內(nèi)存有效訪問時(shí)間 185
6．4 “抖動(dòng)”與工作集 186
6．4．1 多道程序度與“抖動(dòng)” 186
6．4．2 工作集 187
6．4．3 “抖動(dòng)”的預(yù)防方法 189
6．5 請求分段存儲(chǔ)管理方式 189
6．5．1 請求分段中的硬件支持 190
6．5．2 分段的共享與保護(hù) 191
6．6 虛擬存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)實(shí)例 193
6．6．1 實(shí)例1：在Windows XP系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)器 193
6．6．2 實(shí)例2：在Linux系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)器 194
6．7 本章小結(jié) 195
習(xí)題6（含考研真題） 195

第7章 輸入/輸出系統(tǒng) 198
7．1 I/O系統(tǒng)的功能、模型和接口 198
7．1．1 I/O系統(tǒng)的基本功能 198
7．1．2 I/O系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)和模型 200
7．1．3 I/O系統(tǒng)接口 202
7．2 I/O設(shè)備和設(shè)備控制器 203
7．2．1 I/O設(shè)備 203
7．2．2 設(shè)備控制器 204
7．2．3 內(nèi)存映像I/O 205
7．2．4 I/O通道 206
7．2．5 I/O設(shè)備的控制方式 208
7．3 中斷和中斷處理程序 212
7．3．1 中斷簡介 212
7．3．2 中斷處理程序 213
7．3．3 實(shí)例：Linux系統(tǒng)中斷處理 215
7．4 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 217
7．4．1 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序概述 217
7．4．2 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的執(zhí)行過程 218
7．4．3 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的框架 219
7．5 與設(shè)備無關(guān)的I/O軟件 221
7．5．1 與設(shè)備無關(guān)軟件的基本概念 221
7．5．2 與設(shè)備無關(guān)軟件的共有操作 222
7．5．3 設(shè)備分配 223
7．5．4 邏輯設(shè)備名映射到物理設(shè)備名 225
7．5．5 I/O調(diào)度 226
7．6 用戶層的I/O軟件 226
7．6．1 系統(tǒng)調(diào)用與庫函數(shù) 227
7．6．2 假脫機(jī)系統(tǒng) 228
7．7 緩沖區(qū)管理 231
7．7．1 緩沖的引入 231
7．7．2 單緩沖區(qū)和雙緩沖區(qū) 232
7．7．3 環(huán)形緩沖區(qū) 234
7．7．4 緩沖池 235
7．7．5 緩存 237
7．8 磁盤性能概述和磁盤調(diào)度 237
7．8．1 磁盤性能概述 237
7．8．2 早期的磁盤調(diào)度算法 240
7．8．3 基于掃描的磁盤調(diào)度算法 241
7．9 本章小結(jié) 243
習(xí)題7（含考研真題） 244

第8章 文件管理 247
8．1 文件和文件系統(tǒng) 247
8．1．1 文件、記錄和數(shù)據(jù)項(xiàng) 248
8．1．2 文件名和文件類型 249
8．1．3 文件系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu) 250
8．1．4 文件操作 251
8．2 文件的邏輯結(jié)構(gòu) 252
8．2．1 文件邏輯結(jié)構(gòu)的類型 252
8．2．2 順序文件 253
8．2．3 順序文件記錄尋址 254
8．2．4 索引文件 255
8．2．5 索引順序文件 256
8．2．6 直接文件和哈希文件 257
8．3 文件目錄 258
8．3．1 文件控制塊和索引節(jié)點(diǎn) 258
8．3．2 簡單的文件目錄 260
8．3．3 樹形目錄 262
8．3．4 無環(huán)圖目錄 264
8．3．5 目錄查詢技術(shù) 264
8．4 文件共享 266
8．4．1 利用有向無環(huán)圖實(shí)現(xiàn)文件共享 266
8．4．2 利用符號(hào)鏈接實(shí)現(xiàn)文件共享 267
8．5 文件保護(hù) 269
8．5．1 保護(hù)域 269
8．5．2 訪問矩陣的概念 270
8．5．3 訪問矩陣的修改 271
8．5．4 訪問矩陣的實(shí)現(xiàn) 273
8．6 Linux文件系統(tǒng)實(shí)例 274
8．6．1 實(shí)例1：虛擬文件系統(tǒng) 274
8．6．2 實(shí)例2：Linux ext2文件系統(tǒng) 275
8．7 本章小結(jié) 276
習(xí)題8（含考研真題） 277

第9章 磁盤存儲(chǔ)器管理 279
9．1 外存的組織方式 279
9．1．1 連續(xù)組織方式 280
9．1．2 鏈接組織方式 281
9．1．3 索引組織方式 284
9．2 文件存儲(chǔ)空間的管理 287
9．2．1 空閑區(qū)表法和空閑鏈表法 288
9．2．2 位示圖法 289
9．2．3 成組鏈接法 290
9．3 提高磁盤I/O速度的途徑 291
9．3．1 磁盤高速緩存 291
9．3．2 提高磁盤I/O速度的其他方法 292
9．3．3 廉價(jià)磁盤冗余陣列 293
9．4 提高磁盤可靠性的技術(shù) 295
9．4．1 第 一級容錯(cuò)技術(shù) 295
9．4．2 第二級容錯(cuò)技術(shù) 296
9．4．3 基于集群系統(tǒng)的容錯(cuò)技術(shù) 297
9．4．4 后備系統(tǒng) 298
9．5 存儲(chǔ)新技術(shù) 300
9．5．1 傳統(tǒng)存儲(chǔ)系統(tǒng) 300
9．5．2 新型存儲(chǔ)系統(tǒng) 301
9．5．3 硬盤新技術(shù) 301
9．6 數(shù)據(jù)一致性控制 302
9．6．1 事務(wù) 302
9．6．2 檢查點(diǎn) 303
9．6．3 并發(fā)控制 304
9．6．4 重復(fù)數(shù)據(jù)的一致性問題 305
9．7 本章小節(jié) 306
習(xí)題9（含考研真題） 306

第 10章 多處理機(jī)操作系統(tǒng) 310
10．1 多處理機(jī)系統(tǒng)的基本概念 310
10．1．1 多處理機(jī)系統(tǒng)的引入 310
10．1．2 多處理機(jī)系統(tǒng)的類型 311
10．2 多處理機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 312
10．2．1 統(tǒng)一內(nèi)存訪問多處理機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 312
10．2．2 非統(tǒng)一內(nèi)存訪問多處理機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 315
10．3 多處理機(jī)操作系統(tǒng)的特征與分類 318
10．3．1 多處理機(jī)操作系統(tǒng)的特征 318
10．3．2 多處理機(jī)操作系統(tǒng)的功能 319
10．3．3 多處理機(jī)操作系統(tǒng)的類型 321
10．4 多處理機(jī)操作系統(tǒng)的進(jìn)程同步 323
10．4．1 集中式同步方式與分布式同步方式 323
10．4．2 自旋鎖 324
10．4．3 讀-復(fù)制-更新鎖 325
10．4．4 二進(jìn)制指數(shù)補(bǔ)償算法和待鎖CPU等待隊(duì)列機(jī)構(gòu) 326
10．4．5 定序機(jī)構(gòu) 327
10．4．6 面包房算法 328
10．4．7 令牌環(huán)算法 329
10．5 多處理機(jī)操作系統(tǒng)的進(jìn)程調(diào)度 329
10．5．1 調(diào)度性能的評價(jià)因素 330
10．5．2 進(jìn)程分配方式 331
10．5．3 進(jìn)程（線程）調(diào)度方式 332
10．5．3 死鎖的分類、檢測與解除 335
10．6 本章小結(jié) 336
習(xí)題10 336

第 11章 虛擬化和云計(jì)算 338
11．1 虛擬化的基本概念 338
11．1．1 虛擬化的引入 338
11．1．2 虛擬化的發(fā)展 339
11．1．3 虛擬化的必要條件 341
11．1．4 虛擬化的實(shí)現(xiàn)方法 342
11．2 虛擬化技術(shù) 345
11．2．1 虛擬機(jī)監(jiān)視器 345
11．2．2 CPU虛擬化 346
11．2．3 內(nèi)存虛擬化 348
11．2．4 I/O虛擬化 348
11．2．5 多核虛擬化 349
11．3 云計(jì)算 350
11．3．1 云計(jì)算的引入 350
11．3．2 云計(jì)算的定義和基本特征 351
11．3．3 虛擬機(jī)遷移 352
11．3．4 授權(quán)和檢查 354
11．4 實(shí)例：虛擬機(jī)軟件 354
11．5 本章小結(jié) 355
習(xí)題11 356

第 12章 保護(hù)和安全 357
12．1 安全環(huán)境 357
12．1．1 實(shí)現(xiàn)“安全環(huán)境”的主要目標(biāo) 357
12．1．2 系統(tǒng)安全的特征 358
12．1．3 計(jì)算機(jī)安全的分類 359
12．2 數(shù)據(jù)加密技術(shù) 360
12．2．1 數(shù)據(jù)加密原理 360
12．2．2 對稱加密算法與非對稱加密算法 362
12．2．3 數(shù)字簽名與數(shù)字證明書 363
12．3 用戶驗(yàn)證 364
12．3．1 口令驗(yàn)證技術(shù) 365
12．3．2 基于物理標(biāo)志的驗(yàn)證技術(shù) 367
12．3．3 生物識(shí)別驗(yàn)證技術(shù) 368
12．4 來自系統(tǒng)內(nèi)部的攻擊 369
12．4．1 早期常用的內(nèi)部攻擊方式 369
12．4．2 邏輯炸彈與陷阱門 370
12．4．3 特洛伊木馬與登錄欺騙 371
12．4．4 緩沖區(qū)溢出 372
12．5 來自系統(tǒng)外部的攻擊 373
12．5．1 病毒、蠕蟲和移動(dòng)代碼 373
12．5．2 計(jì)算機(jī)病毒的特征與類型 374
12．5．3 病毒的隱藏方式 376
12．5．4 病毒的預(yù)防與檢測 377
12．6 可信系統(tǒng) 378
12．6．1 訪問矩陣模型和信息流控制模型 378
12．6．2 可信計(jì)算基 379
12．6．3 設(shè)計(jì)安全操作系統(tǒng)的原則 380
12．7 本章小結(jié) 382
習(xí)題12 382

參考文獻(xiàn) 384