操作系統原理（第2版）

前言
課程教學進度表
第1章硬件基礎
11硬件的基本構成
12處理器
121CPU的性能因素
122微處理器的發(fā)展
13指令與指令周期
131指令集
132指令周期
14中斷
141中斷和指令周期
142中斷處理
143多個中斷
15存儲器的層次結構
151存儲器的重要特性
152局部性原理
153高速緩存
154啟動計算機
16對稱多處理器和多核計算機結構
161對稱多處理器
162多核計算機
【習題】
【實驗與思考】熟悉計算機指令的執(zhí)行
第2章操作系統概述
21什么是操作系統
211作為用戶/計算機接口
212作為資源管理器
213作為擴展機器
214操作系統的核心概念
22操作系統的發(fā)展歷程
221串行處理
222簡單批處理系統
223多道批處理系統
224分時系統
225實時操作系統與網絡操作系統
226現代操作系統
23操作系統的容錯性
231基本概念
232錯誤
233操作系統機制
24多處理器和多核操作系統設計因素
241對稱多處理器操作系統
242多核操作系統
【習題】
【實驗與思考】熟悉操作系統實例
第3章進程描述和控制
31什么是進程
32進程狀態(tài)
321兩狀態(tài)進程模型
322進程的創(chuàng)建和終止
3235狀態(tài)進程模型
324被掛起的進程
33進程描述
331操作系統的控制結構
332進程控制結構
34進程控制
341進程創(chuàng)建
342進程切換
35操作系統的執(zhí)行
351無進程的內核
352在用戶進程中執(zhí)行
353基于進程的操作系統
【習題】
【實驗與思考】Windows進程的“一生”
第4章線程
41線程的概念
411多線程
412線程的屬性
413線程的功能特性
414線程和進程的區(qū)別
42線程分類
421用戶級線程
422內核級線程
423混合方法
43多核和多線程
【習題】
【實驗與思考】利用互斥體保護共享資源
第5章互斥與同步
51并發(fā)的原理
511關于原語
512同步與互斥概述
513簡單舉例
514進程的交互
515互斥的要求
52互斥：硬件的支持
53信號量
531信號量的設置
532強信號量的互斥算法
533生產者/消費者問題
534讀者/寫者問題
54管程
541使用信號的管程
542使用通知和廣播的管程
55消息傳遞
551同步
552尋址
553消息格式
554排隊原則
555實施互斥的消息傳遞
【習題】
【實驗與思考】Windows進程同步
第6章死鎖與饑餓
61死鎖原理
611可搶占資源和不可搶占資源
612可重用資源和可消耗資源
613資源獲取
614死鎖的定義
615發(fā)生資源死鎖的條件
62死鎖預防
621互斥
622占有且等待
623不可搶占
624循環(huán)等待
63死鎖避免
631安全狀態(tài)和不安全狀態(tài)
632單個與多個資源的銀行家算法
64死鎖檢測和死鎖恢復
641死鎖檢測
642死鎖恢復
65活鎖與饑餓
651兩階段加鎖
652通信死鎖
653活鎖
654饑餓
66哲學家就餐問題
661基于信號量解決方案
662基于管程解決方案
【習題】
【實驗與思考】Windows線程間的通信
第7章內存管理
71內存管理的需求
711交換
712保護
713共享
714邏輯組織
715物理組織
72內存分區(qū)
721固定分區(qū)
722動態(tài)分區(qū)
723伙伴系統
724重定位
73分頁技術
74分段技術
75虛擬內存的硬件特征
751局部性和虛擬內存
752分頁
753分段
754段頁式
755保護和共享
76操作系統的內存管理設計
761讀取策略
762放置策略
763置換策略
764駐留集管理
765清除策略
766加載控制
【習題】
【實驗與思考】Linux用戶程序的內存管理
第8章處理器管理
81處理器調度的類型
811長程調度
812中程調度
813短程調度
82調度算法
821短程調度準則
822優(yōu)先級的使用
823選擇調度策略
824公平共享調度
83多處理器調度
831粒度
832設計問題
833進程調度
834線程調度
84實時調度
841實時操作系統的特點
842實時操作系統的特征
843實時調度
844限期調度
845速率單調調度
846優(yōu)先級反轉
【習題】
【實驗與思考】進程調度算法模擬實現
第9章I/O設備管理
91I/O硬件原理
911I/O設備
912設備控制器
913內存映射I/O
914直接存儲器存取
92I/O軟件原理
921I/O軟件的目標
922程序控制I/O
923中斷驅動I/O
924使用DMA的I/O
93I/O軟件層次
931中斷處理程序
932設備驅動程序
933與設備無關的I/O軟件
934用戶空間的I/O軟件
94I/O設備管理
941磁盤、光盤及固態(tài)硬盤
942磁盤臂調度算法
943磁盤陣列（RAID）
944時鐘
95用戶界面：鍵盤、鼠標和監(jiān)視器
951輸入軟件
952輸出軟件
96電源管理
【習題】
【實驗與思考】Linux重定向以及對聲音設備編程
第10章文件管理
101文件
1011文件命名
1012文件結構
1013文件類型
1014文件存取
1015文件屬性
102目錄
1021一級目錄系統
1022層次目錄系統
1023路徑名
103文件系統的實現
1031文件系統布局
1032文件的實現
1033目錄的實現
104文件系統的管理和優(yōu)化
1041磁盤空間管理
1042文件系統備份
1043文件系統的一致性
1044文件系統性能
1045磁盤碎片整理
【習題】
【實驗與思考】優(yōu)化Windows系統
第11章操作系統安全
111安全的概念
112威脅、攻擊與資產
1121威脅與資產
1122數據意外遺失
1123入侵者
1124惡意軟件
1125應對措施
113緩沖區(qū)溢出
1131緩沖區(qū)溢出攻擊
1132編譯和運行時防御
114訪問控制
1141文件系統控制
1142訪問控制策略
1143身份驗證控制
115操作系統加固
1151操作系統安裝：初裝與更新
1152刪除不必要的服務、應用與協議
1153配置用戶、組和認證過程
1154安裝額外的安全控制工具
1155對系統安全進行測試
116安全性維護
1161記錄日志
1162數據備份和存檔
【習題】
【實驗與思考】Windows 11的安全性概覽
第12章操作系統發(fā)展
121嵌入式操作系統
1211嵌入式系統的概念
1212嵌入式操作系統的特性
1213嵌入式Linux操作系統
1214嵌入式操作系統TinyOS
122虛擬機
1221虛擬機的概念
1222虛擬機管理程序
1223容器虛擬化
1224處理器問題
1225內存管理
1226輸入/輸出管理
123云操作系統
1231云計算要素
1232云計算參考架構
1233云操作系統的IaaS模型
1234云操作系統的基本架構
124物聯網操作系統
1241物聯網的概念
1242物聯網和云環(huán)境
1243受限設備
1244物聯網操作系統的要求
1245物聯網操作系統架構
125機器人操作系統
【習題】
【課程學習與實驗總結】
附錄部分習題參考答案
參考文獻