操作系統(tǒng)原理與Linux實踐教程

第1章  操作系統(tǒng)概論 1
1．1  操作系統(tǒng)的資源管理功能和目標 1
1．1．1  操作系統(tǒng)的定義 1
1．1．2  操作系統(tǒng)在計算機系統(tǒng)中的位置 2
1．1．3  操作系統(tǒng)的資源管理技術(shù) 2
1．1．4  操作系統(tǒng)運行程序的服務 3
實驗1  Linux操作系統(tǒng)實驗環(huán)境搭建 5
1．1．5  操作系統(tǒng)的目標 10
1．2  操作系統(tǒng)的功能 10
1．3  操作系統(tǒng)的主要特性 11
1．3．1  并發(fā)性 11
1．3．2  共享性 12
1．3．3  異步性 12
1．3．4  虛擬性 13
1．4  操作系統(tǒng)的發(fā)展和分類 13
1．4．1  操作系統(tǒng)的發(fā)展 13
1．4．2  操作系統(tǒng)的分類 15
1．5  操作系統(tǒng)的用戶接口 16
1．5．1  程序接口 17
實驗2  Linux程序接口實驗 19
1．5．2  操作接口 20
實驗3  Linux操作接口實驗 21
1．6  操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設計 25
1．6．1  操作系統(tǒng)的主要構(gòu)件 25
1．6．2  操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 26
1．6．3  操作系統(tǒng)運行模型 27
習題1 28
第2章  處理器管理 30
2．1  處理器 30
2．1．1  寄存器 30
2．1．2  指令系統(tǒng)、特權(quán)指令與非特權(quán)指令 30
2．1．3  處理器狀態(tài)及切換 31
2．1．4  程序狀態(tài)字寄存器 32
2．2  中斷 32
2．2．1  中斷概念 32
2．2．2  中斷源分類 33
2．2．3  中斷處理 34
2．3  進程及其實現(xiàn) 35
2．3．1  引入進程概念的必要性 35
2．3．2  進程定義和屬性 35
2．3．3  進程狀態(tài)與切換 36
2．3．4  進程描述 39
2．3．5  進程切換 43
2．3．6  模式切換 45
2．3．7  進程控制與管理 45
實驗4  Linux進程控制實驗 47
2．4  線程及其實現(xiàn) 49
2．4．1  多線程的引入 49
2．4．2  多線程環(huán)境中的進程與線程 50
2．4．3  多線程實現(xiàn)方法 52
實驗5  結(jié)果不唯一的多線程并發(fā)運行實例 53
實驗6  多線程共享資源并發(fā)訪問控制 54
2．5  處理器調(diào)度系統(tǒng) 58
2．6  處理器調(diào)度算法 63
2．6．1  低級調(diào)度的功能和類型 63
2．6．2  作業(yè)調(diào)度和低級調(diào)度算法 64
習題2 70
第3章  并發(fā)進程的同步、互斥與死鎖 73
3．1  并發(fā)進程 73
3．1．1  程序執(zhí)行的順序性 73
3．1．2  程序執(zhí)行的并發(fā)性 74
3．1．3  與時間有關(guān)的錯誤 77
3．1．4  進程的交互 79
3．2  臨界區(qū)管理 79
3．2．1  臨界區(qū)調(diào)度原則 79
3．2．2  實現(xiàn)臨界區(qū)管理的幾種錯誤算法 80
3．2．3  實現(xiàn)臨界區(qū)管理的Peterson算法 81
3．2．4  實現(xiàn)臨界區(qū)管理的硬件設施 82
3．3  同步 84
3．3．1  同步與同步機制 84
3．3．2  信號量與PV操作 85
3．3．3  利用信號量實現(xiàn)互斥 87
3．3．4  利用信號量實現(xiàn)進程同步 88
3．3．5  Linux系統(tǒng)中的同步互斥功能 96
實驗7  使用信號量解決生產(chǎn)者-消費者問題 97
3．4  管程 100
3．4．1  管程的概念 100
3．4．2  管程的實現(xiàn) 103
3．4．3  管程的應用 106
3．5  進程通信 109
3．5．1  管道通信機制 109
實驗8  Linux管道通信 110
3．5．2  共享內(nèi)存通信機制 113
實驗9  Linux共享內(nèi)存通信 114
3．5．3  消息傳遞通信機制 118
實驗10  Linux消息傳遞通信 120
3．5．4  套接字通信機制 122
實驗11  Linux套接字通信 123
3．5．5  信號通信機制 125
3．6  死鎖 128
3．6．1  死鎖的概念和產(chǎn)生的必要條件 128
3．6．2  死鎖防止 130
3．6．3  死鎖避免 130
3．6．4  死鎖檢測與解除 133
習題3 135
第4章  存儲管理 138
4．1  存儲器層次 138
4．2  地址重定位、存儲保護和存儲共享 139
4．3  連續(xù)存儲管理 141
4．3．1  固定分區(qū)存儲管理 141
4．3．2  可變分區(qū)存儲管理 143
4．3．3  伙伴系統(tǒng) 145
4．3．4  主存不足的輔助存儲管理技術(shù) 146
4．4  分頁存儲管理 146
4．4．1  分頁存儲管理方案 146
4．4．2  快表 148
4．4．3  分頁存儲空間的分配和釋放 149
4．4．4  分頁存儲空間頁面共享與保護 150
4．4．5  多級頁表 150
4．4．6  反置頁表 151
4．5  分段存儲管理 152
4．6  虛擬存儲管理 155
4．6．1  虛擬存儲器原理 155
4．6．2  請求分頁虛擬存儲管理 156
習題4 166
第5章  設備管理 167
5．1  I/O硬件系統(tǒng) 167
5．1．1  I/O設備 167
5．1．2  I/O控制方式 169
5．2  I/O軟件系統(tǒng) 172
5．2．1  I/O軟件設計目標 172
5．2．2  中斷處理程序 173
5．2．3  設備驅(qū)動程序 173
5．2．4  設備無關(guān)I/O軟件 176
5．2．5  用戶空間的I/O軟件 179
5．3  磁盤管理 180
5．3．1  磁盤結(jié)構(gòu) 180
5．3．2  磁盤調(diào)度算法 182
5．4  虛擬設備 185
5．4．1  虛擬設備原理 185
5．4．2  SPOOLing系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 186
習題5 188
第6章  文件管理 189
6．1  文件 189
6．1．1  文件概念 189
6．1．2  文件類型和屬性 190
6．1．3  文件存取方法 191
6．1．4  文件操作 193
實驗12  Linux文件操作 194
6．2  目錄 196
6．2．1  目錄項信息和結(jié)構(gòu) 196
6．2．2  目錄層次 198
6．2．3  目錄操作 199
6．3  文件結(jié)構(gòu) 200
6．3．1  文件邏輯結(jié)構(gòu) 200
6．3．2  文件物理結(jié)構(gòu) 200
6．4  文件系統(tǒng)功能及實現(xiàn) 201
6．4．1  磁盤信息分區(qū) 201
6．4．2  文件操作系統(tǒng)調(diào)用功能實現(xiàn) 202
6．4．3  文件共享 205
6．5  文件空間管理 208
6．5．1  文件空間分配方法 208
6．5．2  文件外存空間管理 212
6．6  內(nèi)存映射文件 216
實驗13  Linux內(nèi)存映射文件 217
6．7  虛擬文件系統(tǒng) 220
習題6 222
第7章  操作系統(tǒng)安全 224
7．1  操作系統(tǒng)安全概念 224
7．1．1  信息安全及威脅 224
7．1．2  信息保護 226
7．2  信息安全保護機制 227
習題7 230
第8章  多處理機與多計算機操作系統(tǒng) 231
8．1  多處理機操作系統(tǒng) 231
8．2  多計算機操作系統(tǒng) 232
習題8 235
參考文獻 236