操作系統(tǒng)原理教程

第1章  操作系統(tǒng)概述 1                  
 1.1  什么是操作系統(tǒng) 1                  
 1.1.1  計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的資源 1                  
 1.1.2  操作系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的地位和作用 2                  
 1.1.3  操作系統(tǒng)的宗旨和特點(diǎn) 2                  
 1.2  操作系統(tǒng)的發(fā)展史 3                  
 1.2.1  操作系統(tǒng)的形成 3                  
 1.2.2  操作系統(tǒng)的發(fā)展 8                  
 1.3  操作系統(tǒng)的基本類型 9                  
 1.3.1  批處理系統(tǒng) 9                  
 1.3.2  分時(shí)系統(tǒng) 10                  
 1.3.3  實(shí)時(shí)系統(tǒng) 11                  
 1.3.4  微型機(jī)操作系統(tǒng) 13                  
 1.3.5  網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng) 14                  
 1.3.6  分布式操作系統(tǒng) 15                  
 1.4  操作系統(tǒng)的主要功能 15                  
 1.4.1  處理機(jī)管理 15                  
 1.4.2  存儲(chǔ)管理 16                  
 1.4.3  文件系統(tǒng) 16                  
 1.4.4  設(shè)備管理 16                  
 1.4.5  用戶界面 17                  
 習(xí)題一 17                  
 第2章  操作系統(tǒng)與用戶間接口 18                  
 2.1  用戶使用計(jì)算機(jī)的過程 18                  
 2.1.1  作業(yè). 作業(yè)步 18                  
 2.1.2  用戶需要的操作系統(tǒng)服務(wù) 19                  
 2.2  操作級(jí)接口 19                  
 2.2.1  命令界面 19                  
 2.2.2  圖形界面 24                  
 2.2.3  作業(yè)控制語言（JCL）與作業(yè)說明書 25                  
 2.3  程序級(jí)接口 27                  
 2.3.1  系統(tǒng)調(diào)用概述 27                  
 2.3.2  系統(tǒng)調(diào)用的實(shí)現(xiàn) 29                  
 習(xí)題二 31                  
 第3章  處理機(jī)管理 32                  
 3.1  進(jìn)程概念的引入 32                  
 3.1.1  程序的順序執(zhí)行 32                  
 3.1.2  多道程序環(huán)境下程序的并發(fā)執(zhí)行 33                  
 3.2  進(jìn)程的描述 36                  
 3.2.1  進(jìn)程的定義 36                  
 3.2.2  進(jìn)程的基本狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換 37                  
 3.2.3  進(jìn)程控制塊PCB 39                  
 3.2.4  進(jìn)程和程序的比較 41                  
 3.3  進(jìn)程控制 42                  
 3.3.1  進(jìn)程的創(chuàng)建 42                  
 3.3.2  進(jìn)程的終止與撤銷 43                  
 3.3.3  進(jìn)程的阻塞與喚醒 44                  
 3.3.4  進(jìn)程的掛起與激活 45                  
 3.4  處理機(jī)調(diào)度 46                  
 3.4.1  隊(duì)列機(jī)制 47                  
 3.4.2  調(diào)度算法與調(diào)度方式 47                  
 3.4.3  實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的調(diào)度算法 50                  
 3.4.4  多CPU系統(tǒng)中的調(diào)度 51                  
 習(xí)題三 53                  
 第4章  進(jìn)程同步與通信 54                  
 4.1  進(jìn)程互斥與同步 54                  
 4.1.1  與時(shí)間有關(guān)的錯(cuò)誤 54                  
 4.1.2  臨界區(qū) 56                  
 4.1.3  用同步機(jī)構(gòu)解決進(jìn)程間互斥 57                  
 4.1.4  用同步機(jī)構(gòu)解決進(jìn)程同步 63                  
 4.2  進(jìn)程通信 71                  
 4.2.1  消息緩沖通信 72                  
 4.2.2  郵箱通信 73                  
 4.2.3  管道通信 75                  
 4.3  死鎖 76                  
 4.3.1  死鎖產(chǎn)生的原因 76                  
 4.3.2  死鎖產(chǎn)生的必要條件 78                  
 4.3.3  死鎖的預(yù)防 78                  
 4.3.4  死鎖的避免 79                  
 4.3.5  死鎖的診斷 80                  
 4.4  線程的基本概念 81                  
 4.4.1  線程的引入 81                  
 4.4.2  線程與進(jìn)程 82                  
 4.4.3  線程的類型 84                  
 4.4.4  線程的應(yīng)用 87                  
 習(xí)題四 88                  
 第5章  存儲(chǔ)管理 89                  
 5.1  存儲(chǔ)管理概述 89                  
 5.1.1  存儲(chǔ)管理的主要功能 89                  
 5.1.2  作業(yè)的不同空間 89                  
 5.1.3  地址重定位 90                  
 5.1.4  虛擬存儲(chǔ)器 93                  
 5.2  界式存儲(chǔ)管理 94                  
 5.2.1  單一連續(xù)區(qū)分配 94                  
 5.2.2  固定分區(qū)分配 95                  
 5.2.3  可變分區(qū)分配 96                  
 5.3  頁式存儲(chǔ)管理 100                  
 5.3.1  簡單頁式存儲(chǔ)管理實(shí)現(xiàn)原理 100                  
 5.3.2  請(qǐng)求頁式存儲(chǔ)管理 104                  
 5.4  段式存儲(chǔ)管理 111                  
 5.4.1  簡單段式管理實(shí)現(xiàn)原理 111                  
 5.4.2   請(qǐng)求分段存儲(chǔ)管理 116                  
 5.4.3  段式與頁式管理方案的比較 119                  
 5.5  段頁式管理 119                  
 5.5.1  實(shí)現(xiàn)原理 119                  
 習(xí)題五 121                  
 第6章  文件管理 123                  
 6.1  文件系統(tǒng)概述 123                  
 6.1.1  文件和文件系統(tǒng) 123                  
 6.1.2  文件類型 124                  
 6.1.3  實(shí)現(xiàn)文件系統(tǒng)的好處 126                  
 6.2  文件的邏輯結(jié)構(gòu)及其存取方法 126                  
 6.2.1  順序文件 127                  
 6.2.2  索引文件 127                  
 6.2.3  索引順序文件 128                  
 6.2.4  流式文件 129                  
 6.3  文件的物理結(jié)構(gòu) 129                  
 6.3.1  連續(xù)文件 129                  
 6.3.2  串連文件 130                  
 6.3.3  索引文件 130                  
 6.3.4  文件的物理結(jié)構(gòu)與存儲(chǔ)介質(zhì)的關(guān)系 132                  
 6.4  文件目錄 133                  
 6.4.1  文件目錄的組成與作用 133                  
 6.4.2  二級(jí)文件目錄 134                  
 6.4.3  樹型文件目錄 135                  
 6.4.4  文件目錄的管理 136                  
 6.5  文件操作 140                  
 6.5.1  創(chuàng)建文件 140                  
 6.5.2  打開文件 140                  
 6.5.3  讀/寫文件 141                  
 6.5.4  關(guān)閉文件 141                  
 6.5.5  刪除文件 142                  
 6.6  文件存儲(chǔ)器的管理 142                  
 6.6.1  空閑文件目錄表 142                  
 6.6.2  空閑塊鏈表 143                  
 6.6.3  空閑塊索引表 143                  
 6.6.4  空閑塊成組鏈表 143                  
 6.6.5  位示圖 144                  
 6.7  文件的共享 145                  
 6.7.1  繞彎法 145                  
 6.7.2  連訪法 146                  
 6.7.3  鏈接索引結(jié)點(diǎn)法 146                  
 6.7.4  符號(hào)連接法 147                  
 6.8  文件的保護(hù)與保密 148                  
 6.8.1  存取控制矩陣 148                  
 6.8.2  存取控制表和用戶權(quán)限表 149                  
 6.8.3  口令 149                  
 6.8.4  密碼 149                  
 6.8.5  設(shè)置文件屬性 150                  
 6.9  安全性設(shè)計(jì) 150                  
 6.9.1  安全性概念 150                  
 6.9.2  安全性測試 151                  
 6.9.3  安全性設(shè)計(jì)原則 153                  
 6.9.4  安全性設(shè)施 153                  
 6.10  文件系統(tǒng)模型 153                  
 6.10.1  模型的層次結(jié)構(gòu) 154                  
 6.10.2  文件命令執(zhí)行過程 156                  
 6.10.3  文件操作舉例 157                  
 習(xí)題六 158                  
 第7章  設(shè)備管理 159                  
 7.1  設(shè)備管理概述 159                  
 7.1.1  設(shè)備分類 159                  
 7.1.2  I/O系統(tǒng)的硬件組成 160                  
 7.1.3  設(shè)備管理的目標(biāo) 162                  
 7.2  I/O控制方式 163                  
 7.2.1  查詢方式I/O 164                  
 7.2.2  中斷方式I/O 164                  
 7.2.3  DMA方式I/O 165                  
 7.2.4  通道方式I/O 167                  
 7.3  緩沖技術(shù) 170                  
 7.3.1  設(shè)置緩沖的目的 170                  
 7.3.2  單緩沖 171                  
 7.3.3  雙緩沖 171                  
 7.3.4  環(huán)形緩沖 172                  
 7.3.5  緩沖池 173                  
 7.3.6  UNIX緩沖區(qū)管理 174                  
 7.4  設(shè)備分配 177                  
 7.4.1  數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 177                  
 7.4.2  與設(shè)備無關(guān)性 177                  
 7.4.3  獨(dú)享設(shè)備的安全分配 180                  
 7.4.4  共享設(shè)備的分配與調(diào)度 181                  
 7.4.5  虛擬設(shè)備的實(shí)現(xiàn)——SPOOLing技術(shù) 183                  
 7.4.6  設(shè)備分配程序 184                  
 7.5  設(shè)備驅(qū)動(dòng) 185                  
 7.5.1  啟動(dòng)設(shè)備 186                  
 7.5.2  中斷處理 186                  
 7.5.3  I/O操作的實(shí)現(xiàn)過程 187                  
 習(xí)題七 189                  
 第8章  操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 191                  
 8.1  結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概述 191                  
 8.1.1  大型軟件的特點(diǎn) 191                  
 8.1.2  關(guān)于軟件工程 192                  
 8.1.3  操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 194                  
 8.1.4  操作系統(tǒng)的研制過程 196                  
 8.2  模塊接口模式 199                  
 8.2.1  模塊接口法設(shè)計(jì)思想與步驟 199                  
 8.2.2  對(duì)模塊接口模式的評(píng)價(jià) 200                  
 8.2.3  模塊接口模式中的結(jié)構(gòu)化 201                  
 8.3  有序分層模式 202                  
 8.3.1  層次結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思想 202                  
 8.3.2  層次結(jié)構(gòu)系統(tǒng)——THE 205                  
 8.3.3  對(duì)層次結(jié)構(gòu)的評(píng)價(jià) 206                  
 8.4  客戶/服務(wù)器模式 206                  
 8.4.1  什么是客戶/服務(wù)器模式 206                  
 8.4.2  客戶/服務(wù)器模式的實(shí)現(xiàn)原理 207                  
 8.4.3  使用客戶/服務(wù)器模式的好處 208                  
 8.5  面向?qū)ο竽Ｊ?209                  
 8.5.1  對(duì)象和面向?qū)ο?209                  
 8.5.2  面向?qū)ο蠹夹g(shù)應(yīng)用于操作系統(tǒng) 210                  
 8.5.3  面向?qū)ο竽Ｊ降膬?yōu)點(diǎn) 214                  
 習(xí)題八 215                  
 第9章  現(xiàn)代操作系統(tǒng) 216                  
 9.1  網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng) 216                  
 9.1.1  網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)（NFS） 217                  
 9.2  多處理機(jī)分時(shí)系統(tǒng) 222                  
 9.3  分布式操作系統(tǒng) 223                  
 9.3.1  NFS的缺點(diǎn) 223                  
 9.3.2  分布式系統(tǒng)的定義. 特征和功能 224                  
 9.3.3  分布式系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)策略 226                  
 9.3.4  分布式系統(tǒng)的優(yōu)越性和缺點(diǎn) 231                  
 9.4  分布式文件系統(tǒng) 232                  
 9.4.1  文件服務(wù) 232                  
 9.4.2  目錄服務(wù) 233                  
 9.4.3  文件命名 234                  
 9.4.4  文件共享 235                  
 9.5  分布式系統(tǒng)中的處理器分配 236                  
 9.5.1  分配策略 236                  
 9.5.2  進(jìn)程遷移 237                  
 9.6  分布式系統(tǒng)中的進(jìn)程同步與通信 238                  
 9.6.1  進(jìn)程同步問題 238                  
 9.6.2  Lamport算法 239                  
 9.6.3  分布式系統(tǒng)中的進(jìn)程通信 240                  
 習(xí)題九 240                  
 第10章  操作系統(tǒng)實(shí)例1 MS-DOS 241                  
 10.1  DOS簡介 241                  
 10.1.1  DOS 的組成 241                  
 10.1.2  DOS的層次結(jié)構(gòu) 242                  
 10.1.3  DOS 的啟動(dòng) 243                  
 10.2  DOS 的用戶界面 244                  
 10.2.1  鍵盤命令 244                  
 10.2.2  用戶程序中的系統(tǒng)調(diào)用 245                  
 10.2.3  配置文件CONFIG.SYS和自動(dòng)執(zhí)行文件AUTOEXEC.BAT 246                  
 10.2.4  中斷響應(yīng)過程 248                  
 10.3  DOS文件系統(tǒng) 248                  
 10.3.1  文件. 文件目錄 249                  
 10.3.2  文件的邏輯組織與物理組織 250                  
 10.4  設(shè)備管理 252                  
 10.4.1  I/O設(shè)備 252                  
 10.4.2  設(shè)備驅(qū)動(dòng) 252                  
 10.5  程序的運(yùn)行 253                  
 習(xí)題十 254                  
 第11章  操作系統(tǒng)實(shí)例2 Windows NT 255                  
 11.1  Windows NT操作系統(tǒng)概述 255                  
 11.1.1  Windows NT的特點(diǎn) 255                  
 11.1.2  Windows NT的內(nèi)裝網(wǎng)絡(luò) 256                  
 11.2  Windows NT 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 256                  
 11.2.1  系統(tǒng)核心 258                  
 11.2.2  執(zhí)行單元 258                  
 11.2.3  Windows NT 子系統(tǒng) 259                  
 11.3  Windows NT的文件系統(tǒng) 262                  
 11.3.1  FAT文件分配表 263                  
 11.3.2  NTFS文件系統(tǒng) 264                  
 11.4  Windows NT的內(nèi)裝網(wǎng)絡(luò) 264                  
 11.4.1  Windows NT網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu) 264                  
 11.4.2  Windows NT網(wǎng)絡(luò)的特色 266                  
 11.5  Windows 2000 操作系統(tǒng)簡介 267                  
 習(xí)題十一 268                  
 第12章  操作系統(tǒng)實(shí)例3 Linux 269                  
 12.1  Linux簡介 269                  
 12.1.1  Linux 的特點(diǎn) 269                  
 12.2  內(nèi)核及其配置 270                  
 12.2.1  系統(tǒng)初始化 270                  
 12.2.2  內(nèi)存管理 271                  
 12.2.3  進(jìn)程管理和調(diào)度 273                  
 12.2.4  進(jìn)程間通信機(jī)制——信號(hào)和管道 276                  
 12.2.5  設(shè)備管理 280                  
 12.2.6  網(wǎng)絡(luò)支持 281                  
 12.3  X—Window的體系結(jié)構(gòu) 283                  
 12.3.1  X Window簡介 283                  
 12.3.2  X的客戶/服務(wù)器模型 284                  
 12.3.3  消息機(jī)制 286                  
 12.4  文件系統(tǒng) 287                  
 12.4.1  ext2文件系統(tǒng) 288                  
 12.4.2  ext2的索引節(jié)點(diǎn) 289                  
 12.4.3  ext2超級(jí)塊 290                  
 12.4.4  ext2 數(shù)據(jù)塊組描述符 290                  
 12.4.5  ext2中的目錄 291                  
 12.4.6  在ext2 文件系統(tǒng)中查找文件 291                  
 12.4.7  VFS 292                  
 12.5  NFS文件系統(tǒng) 293                  
 12.5.1  客戶機(jī)上安裝與拆卸NFS文件系統(tǒng) 293                  
 12.5.2  設(shè)置NFS服務(wù)器 293                  
 習(xí)題十二 294