操作系統(tǒng)（第5版）

第1章　緒論 1
1．1　什么是操作系統(tǒng) 1
1．1．1　計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟件構(gòu)成 1
1．1．2　操作系統(tǒng)作為特殊子程序 2
1．1．3　操作系統(tǒng)作為資源管理者 3
1．1．4　操作系統(tǒng)提供程序并發(fā)運(yùn)行機(jī)制 4
1．2　操作系統(tǒng)的發(fā)展歷史 4
1．2．1　監(jiān)督程序 5
1．2．2　專(zhuān)用操作系統(tǒng) 8
1．2．3　多種方式操作系統(tǒng) 12
1．2．4　個(gè)人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)、并行與分布式操作系統(tǒng)及其發(fā)展 12
1．3　主要操作系統(tǒng)介紹 14
1．3．1　Windows系列及MS DOS 14
1．3．2　UNIX大家族 16
1．3．3　自由軟件Linux和freeBSD等 19
習(xí)題1 23
第2章　操作系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)制與用戶界面 25
2．1　中斷和異常 25
2．1．1　中斷和異常的區(qū)別 25
2．1．2　中斷分級(jí) 26
2．2　中斷/異常響應(yīng)和處理 28
2．2．1　中斷/異常響應(yīng) 28
2．2．2　中斷/異常處理 29
2．3　操作系統(tǒng)運(yùn)行模式 33
2．4　系統(tǒng)調(diào)用 35
2．5　人機(jī)界面 38
2．5．1　命令語(yǔ)言 39
2．5．2　圖形化的用戶界面 40
2．6　小結(jié) 42
習(xí)題2 42
第3章　進(jìn)程與處理機(jī)管理 44
3．1　進(jìn)程描述 44
3．1．1　進(jìn)程定義 45
3．1．2　進(jìn)程控制塊 46
3．2　進(jìn)程狀態(tài) 48
3．2．1　進(jìn)程的創(chuàng)建與結(jié)束 49
3．2．2　進(jìn)程狀態(tài)變化模型 50
3．2．3　進(jìn)程掛起 52
3．3　進(jìn)程控制與調(diào)度 53
3．3．1　進(jìn)程運(yùn)行 53
3．3．2　進(jìn)程調(diào)度 55
3．3．3　進(jìn)程調(diào)度算法 58
3．4　作業(yè)與進(jìn)程的關(guān)系 62
3．5　線程的引入 64
3．6　小結(jié) 66
習(xí)題3 66
第4章　進(jìn)程同步與通信、進(jìn)程死鎖 68
4．1　并行編程 68
4．1．1　并行編程方法 68
4．1．2　操作系統(tǒng)的支持 69
4．2　進(jìn)程的同步與互斥 70
4．2．1　同步與臨界段問(wèn)題 71
4．2．2　解決臨界段問(wèn)題的硬件實(shí)現(xiàn)方法 72
4．2．3　信號(hào)量 74
4．2．4　管程 77
4．2．5　進(jìn)程同步與互斥舉例 77
4．3　消息傳遞 81
4．3．1　消息傳遞原理 82
4．3．2　消息傳遞示例 83
4．3．3　管道通信簡(jiǎn)介 84
4．4　死鎖 85
4．4．1　死鎖示例 85
4．4．2　死鎖定義 86
4．4．3　死鎖防止 88
4．4．4　死鎖避免 90
4．4．5　死鎖檢測(cè) 92
4．4．6　死鎖的恢復(fù) 93
4．4．7　死鎖綜合處理 94
4．5　小結(jié) 94
習(xí)題4 95
第5章　存儲(chǔ)管理 99
5．1　連續(xù)空間分配 99
5．1．1　單道連續(xù)分配法 99
5．1．2　多道連續(xù)固定分區(qū)法 101
5．1．3　多道連續(xù)可變分區(qū)法 103
5．2　不連續(xù)空間分配 105
5．2．1　頁(yè)式管理 106
5．2．2　段式管理 109
5．2．3　段頁(yè)式管理 112
5．2．4　改進(jìn)的頁(yè)式管理 113
5．3　虛擬存儲(chǔ)管理 114
5．3．1　頁(yè)式虛存的基本思想 114
5．3．2　頁(yè)式虛存管理實(shí)現(xiàn) 115
5．3．3　多級(jí)頁(yè)表 117
5．3．4　頁(yè)替換策略 119
5．4　小結(jié) 125
習(xí)題5 126
第6章　設(shè)備管理 129
6．1　I/O硬件概念 129
6．1．1　常見(jiàn)外部設(shè)備分類(lèi) 129
6．1．2　設(shè)備控制器（I/O部件） 130
6．1．3　I/O控制方式 131
6．1．4　I/O控制方式的發(fā)展過(guò)程 134
6．2　設(shè)備I/O子系統(tǒng) 134
6．2．1　設(shè)備的使用方法 134
6．2．2　I/O層次結(jié)構(gòu) 136
6．2．3　設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 139
6．2．4　緩沖技術(shù) 141
6．3　存儲(chǔ)設(shè)備 144
6．3．1　常見(jiàn)存儲(chǔ)外部設(shè)備 144
6．3．2　磁盤(pán)調(diào)度 147
6．3．3　磁盤(pán)陣列 150
6．4　小結(jié) 154
習(xí)題6 154
第7章　文件系統(tǒng) 156
7．1　文件結(jié)構(gòu) 156
7．1．1　文件概念 156
7．1．2　文件的邏輯結(jié)構(gòu) 156
7．1．3　文件的物理存儲(chǔ) 158
7．1．4　文件控制塊 160
7．2　文件目錄結(jié)構(gòu) 161
7．2．1　一級(jí)目錄結(jié)構(gòu) 161
7．2．2　二級(jí)目錄結(jié)構(gòu) 162
7．2．3　樹(shù)狀目錄結(jié)構(gòu) 162
7．2．4　無(wú)環(huán)圖目錄結(jié)構(gòu) 163
7．2．5　目錄操作 164
7．3　文件存儲(chǔ)器空間布局與管理 165
7．4　文件訪問(wèn)接口 166
7．4．1　傳統(tǒng)文件系統(tǒng)調(diào)用的實(shí)現(xiàn) 167
7．4．2　存儲(chǔ)映射文件訪問(wèn) 169
7．5　文件保護(hù) 169
7．5．1　文件訪問(wèn)保護(hù) 170
7．5．2　文件備份 171
7．6　文件系統(tǒng)的基本模型 172
7．7　FAT文件系統(tǒng)磁盤(pán)布局 175
7．8　小結(jié) 176
習(xí)題7 177
第8章　并行與分布式操作系統(tǒng) 178
8．1　并行操作系統(tǒng) 178
8．1．1　對(duì)稱多處理機(jī) 178
8．1．2　線程概念 180
8．1．3　線程實(shí)現(xiàn) 186
8．1．4　線程調(diào)度 190
8．2　分布式系統(tǒng) 194
8．2．1　分布式系統(tǒng)特點(diǎn) 195
8．2．2　幾種分布式系統(tǒng)應(yīng)用模型 197
8．2．3　分布式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)模型 200
8．2．4　分布式操作系統(tǒng)主要研究?jī)?nèi)容 202
8．2．5　分布式系統(tǒng)基礎(chǔ)――通信協(xié)議層次簡(jiǎn)介 203
8．3　小結(jié) 206
習(xí)題8 207
第9章　保護(hù)與安全 208
9．1　安全威脅 208
9．1．1　病毒 208
9．1．2　蠕蟲(chóng) 209
9．1．3　特洛伊木馬 209
9．1．4　隱蔽通道 210
9．2　安全機(jī)制 210
9．2．1　硬件保護(hù)機(jī)制 210
9．2．2　標(biāo)識(shí)與鑒別 211
9．2．3　存取控制 213
9．2．4　最小特權(quán)管理 214
9．2．5　安全審計(jì) 215
9．2．6　入侵檢測(cè) 216
9．2．7　網(wǎng)絡(luò)信息安全技術(shù) 217
9．2．8　軟件漏洞防護(hù)技術(shù) 219
9．3　Linux的安全機(jī)制 221
9．4　安全評(píng)測(cè)標(biāo)準(zhǔn) 223
9．4．1　TCSEC 223
9．4．2　GB 17859－1999 224
9．5　小結(jié) 225
習(xí)題9 226
第10章　系統(tǒng)虛擬機(jī) 227
10．1　虛擬機(jī)概述 227
10．1．1　為什么需要虛擬機(jī) 227
10．1．2　虛擬機(jī)管理器的分類(lèi) 228
10．1．3　系統(tǒng)虛擬化的優(yōu)勢(shì)及發(fā)展目標(biāo) 228
10．1．4　虛擬機(jī)管理器的架構(gòu) 229
10．2　CPU的虛擬化 230
10．2．1　軟件完全虛擬化 230
10．2．2　硬件輔助虛擬化 230
10．3　內(nèi)存的虛擬化 232
10．3．1　軟件實(shí)現(xiàn)內(nèi)存虛擬化 232
10．3．2　EPT頁(yè)表輔助內(nèi)存虛擬化 233
10．4　I/O設(shè)備的虛擬化 233
10．4．1　完全的軟件I/O設(shè)備虛擬化 233
10．4．2　半虛擬化設(shè)備模擬 234
10．5　小結(jié) 235
習(xí)題10 235
第11章　Linux操作系統(tǒng)實(shí)例 236
11．1　進(jìn)程管理 236
11．1．1　進(jìn)程與進(jìn)程描述符 236
11．1．2　進(jìn)程狀態(tài)及切換時(shí)機(jī) 237
11．1．3　進(jìn)程的調(diào)度算法 239
11．1．4　進(jìn)程的創(chuàng)建與消亡 239
11．2　存儲(chǔ)管理 242
11．2．1　物理內(nèi)存的管理 242
11．2．2　進(jìn)程地址空間的管理 244
11．3　文件系統(tǒng) 248
11．3．1　VFS 248
11．3．2　EXT2 253
11．3．3　主要文件系統(tǒng)中系統(tǒng)調(diào)用的處理流程 256
11．4　設(shè)備管理 258
11．4．1　設(shè)備文件的概念 258
11．4．2　設(shè)備模型基礎(chǔ) 259
11．4．3　相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 260
11．4．4　塊設(shè)備文件的open()和read()操作 262
11．5　中斷、異常及系統(tǒng)調(diào)用 263
11．5．1　中斷/異常的基本知識(shí) 263
11．5．2　異常處理函數(shù) 264
11．5．3　系統(tǒng)調(diào)用 264
11．5．4　中斷的處理 265
11．5．5　軟中斷 267
11．6　SysV進(jìn)程間通信 268
11．6．1　共有的特性 268
11．6．2　信號(hào)量 270
11．6．3　消息隊(duì)列 271
11．6．4　共享內(nèi)存 273
習(xí)題11 275
附錄A　bash腳本編程簡(jiǎn)介 276
A．1　注釋和簡(jiǎn)單命令 276
A．2　環(huán)境變量 276
A．3　控制結(jié)構(gòu) 277
A．3．1　if語(yǔ)句 277
A．3．2　case語(yǔ)句 278
A．3．3　for語(yǔ)句 278
A．3．4　while語(yǔ)句和until語(yǔ)句 279
A．4　函數(shù) 279
附錄B　實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的Linux命令解釋器 281
B．1　myshell的語(yǔ)法 281
B．2　程序框架 281
B．3　命令行的語(yǔ)法分析 282
B．4　簡(jiǎn)單命令的執(zhí)行 284
B．5　Makefile 284
附錄C　Linux常用命令 285
C．1　用戶終端命令 285
C．2　vi編輯器的使用 292
附錄D　Linux常用函數(shù) 295
D．1　進(jìn)程管理函數(shù) 295
D．2　文件管理函數(shù) 296
D．3　進(jìn)程間通信函數(shù) 298
D．4　多線程庫(kù)函數(shù) 301
附錄E　Linux內(nèi)核綜合實(shí)驗(yàn)指南 303
E1　實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)與內(nèi)容 303
E2　實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí) 303
E2．1　內(nèi)核模塊 303
E2．2　系統(tǒng)調(diào)用 307
E2．3　內(nèi)存管理 309
E2．4　其他 311
E3　實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 313
E4　實(shí)驗(yàn)步驟 314
E5　常見(jiàn)問(wèn)題 314
參考文獻(xiàn) 316