操作系统教程：原理和实例分析

第一章 操作系统概论

l. l 操作系统是什么与为什么

1. 1. l 引言：你所用过的操作系统

1. 1. 2 操作系统是什么与做什么

1. 1. 3 操作系统的规模. 数量与重要性

1. 2 操作系统如何工作

1. 2. l 操作系统的第一个工作：负责所有程序的启动和结束

1. 2. 2 操作系统的第二个工作：用户程序中对操作系统的调用--系统调用和中断

1. 2. 3 操作系统的第三个工作：为常用基本操作提供现成实用程序

1. 2. 4 操作系统的第四个工作：解决效率和安全问题--并发技术等

1. 3 从各种角度看操作系统

1. 3. l 操作系统的结构

1. 3. 2 操作系统的接口

1. 3. 3 操作系统的工作过程

1. 3. 4 操作系统的特点

1. 3. 5 操作系统的类型

1. 3. 6 操作系统的各种别名. 比方和观点

1. 4 操作系统发展简史

1. 4. l 操作系统出现以前的计算机使用方式：手工交直和手工批处理

1. 4. 2 操作系统的产生与第一代操作系统：单任务自动批处理

l. 4. 3 第二代操作系统：多任务和多方式

1. 4. 4 第三代操作系统：软件工程和小型化

1. 4. 5 第四代操作系统：开放系统和并行分布

1. 4. 6 操作系统发展规律小结

1. 5 目前常用操作系统简介

1. 5. l 微软操作系统产品： Windows系列及MS DOS

1. 5. 2 UNIX大家庭： Solaris, AIX, HP UX, SVR4 BSD

1. 5. 3 自由软件中的操作系统：Linux和 freeBSD等

1. 5. 4 IBM操作系统产品：AIX. ZOS（OS／390）. OS／2. OS／400. PC DOS等

1. 5. 5 其他常用操作系统：Mac os和 Netware等

1. 6 本章小结

习题

第二章 处理机管理

2. 1 处理机管理概述

2. l. l 处理机硬件使用特性

2. 1. 2 处理机硬件使用特性实例分析（l）：Intel x86／Pentium系列CPU

2. 1. 3 处理机硬件使用特性实例分析（2）：MIPS R4000 CPU

2. 1. 4 用户对处理机的使用要求和操作系统处理机管理功能的工作任务

2. 2 进程模型

2. 2. l 进程三态转换分析

2. 2. 2 进程模型实现机制

2. 2. 3 专题：可抢先. 不可抢先. 完全可抢先

2. 2. 4 专题：进程调度算法

2. 3 进程模型实例分析（l）：UNIX进程模型

2. 3. 1 UNIX关于建立进程和终止进程的用户界面

2. 3. 2 UNIX进程层次和初启过程

2. 3. 3 UNIX进程模型的基本结构和工作过程

2. 3. 4 例析： Shell和 fork的内部工作过话

2. 4 进程模型实例分析（2）：Linux进程模型

2. 4. l Linux进程模型功能特点. 用户界面和实现机制总瞰

2. 4. 2 Linux初始过程和进程层次

2. 4. 3 Linux进程表和任务结构

2. 4. 4 Linux进程状态

2. 4. 5 Linux中断处理机制

2. 4. 6 Linux进程调度算法

2. 5 线程模型

2. 5. l 引言和背景：进程模型在处理"同时多请求"时的效率局限性

2. 5. 2 线程的概念和基本工作原理

2. 5. 3 线程的作用

2. 5. 4 线程模型的使用界面

2. 5. 5 线程的划分和组织模型

2. 5. 6 线程（包）的实现：用户态线程和核心态线程（线程包的用户空间实现和核心空间实现）

2. 6 线程模型实例分析（l）：Soaris进程和线程模型

2. 6. l 用户态线程. LWP. 核心线程在Solars中的具体含义

2. 6. 2 Solaris线程模型的设计目标和实现机制总瞰

2. 7. 1 Windows 2000／NT进程和线程模型总述

2. 7. 2 Windows 2000／NT中进程的实现

2. 7. 3 Windows 2000／NT中线程的实现

2. 7. 4 调度算法

2. 8 作业管理

2. 8. l 概述. 实际应用背景与必要性

2. 8. 2 作业管理实例分析（一）： UNIX／Linux shell

2. 8. 3 作业管理实例分析（二）：NQS和 DQS

2. 8. 4 作业管理界面综述：作业输入方式. 作业控制说明书. 作业控制语言

2. 8. 5 作业管理内部实现机制综述：JCB. 并和作业调度

2. 8. 6 关于作业与程序启动方式的关系

习题

第三章 内存管理

3. l 内存管理概述

3. 1. l 内存概念. 作用. 性能指标和计算机存储层次

3. 1. 2 内存硬件使用特性：微观角度（指令级）和宏观角度（程序级）

3. 1. 3 用户对内存的使用要求

3. 1. 4 内存管理的功能和任务

3. 2 连续模式

3. 2. l 无管理模式. 覆盖技术和动态装入技术

3. 2. 2 单～分区模式和交换技术

3. 2. 3 固定分区模式和多道技术

3. 2. 4 可变分区模式和动态存储分配技术

3. 3 不连续模式之一：负模式

3. 3. l 实存页模式的基本工作过程与结构

3. 3. 2 虚存页模式的基本工作过程和结构

3. 3. 3 负式实现专题讨论（1）：虚存概念和作用

3. 3. 4 页式实现专题讨论（2）：进程页表的实现--快表. 页表负和页目录

3. 3. 5 页式实现专题讨论（3）：大而稀疏内存使用

3. 3. 6 页式实现专题讨论（4）：页分配策略--请求调页. 预先调负和写时复制

3. 3. 7 页式实现专题讨论（5）：页长和页簇化

3. 3. 8 页式实现专题讨论（6）：页淘汰策略. 工作集理论和颠簸

3. 3. 9 页式实现专题讨论（7）：盘交换区管理

3. 3. 10 页模式评价. 实际系统采用情况和本节小结

3. 4 不连续模式之二／三：段模式和段页式

3. 4. l 段模式定义和用户内存观点

3. 4. 2 段模式的基本工作过程与结构

3. 4. 3 段模式实现策略专题讨论

3. 4. 4 段模式的评价与实际系统采用情况

3. 4. 5 段页式

3. 5 内存管理实例分析

3. 5. 1 CPU对内存管理的硬件支持实例分析：Intel x86／Pentium系列CPU和MIPS

3. 5. 2 Windows 2000／NT内存管理

3. 5. 3 Linux内存管理

3. 6 本章总结

3. 6. l 四空间模型

3. 6. 2 本章小结

习题

第四章 外存管理和文件系统

4. l 外存管理和文件系统概述

4. 1. 1 外存硬件接口特性

4. 1. 2 用户对外存的使用要求

4. 1. 3 从文件定义看文件系统的界面高度和工作任务

4. 2 文件系统用户界面

4. 2. l 文件级界面：文件属性和文件操作

4. 2. 2 目录级界面：目录（树）和链接

4. 2. 3 文件子系统级用户界面

4. 3 文件的实现

4. 3. l 连续分配背景下的讨论

4. 3. 2 不连续分配背景下的讨论

4. 3. 3 各种分配策略在实际系统中的采用情况和综合优化情况

4. 4 目录的实现

4. 4. l 目录树结构的实现：目录文件方法

4. 4. 2 硬链接的实现：设备目录与文件目录的分离

4. 4. 3 符号链接的实现

4. 5 文件子系统的实现

4. 5. l 文件子系统实现机制总述

4. 5. 2 Windows个人系列和DOS的文件子系统实现机制（单类型文件子系统）

4. 5. 3 UNIX早期版本的文件子系统实现机制（单类型文件子系统）

4. 5. 4 Linux石VR4和SOaris的文件子系统实现机制（多类型文件子系统）

4. 6 文件系统性能改善机制

4. 6. l 物理地址与存取单位的优化

4. 6. 2 文件打开与关闭技术

4. 6. 3 文件共享

4. 6. 4 当前目录结构和名字快速缓存

4. 6. 5 内存缓冲区与缓冲池

4. 6. 6 磁臂调度技术

4. 6. 7 其他技术概述

4. 6. 8 文件系统的安全性和可靠性

4. 7 文件系统实例分析

4. 7. 1 Windows个人系列和DOS的文件系统--FAT文件系统

4. 7. 2 UNIX s5文件系统

4. 7. 3 UNIX SVR4文件系统--UFS （FFS）

4. 7. 4 Linux文件系统

4. 7. 5 Windows 2000／NT文件系统

4. 8 本章总结和有关文件系统模型

习题

第五章 设备管理

5. l 设备管理概述

5. 1. l 计算机外部设备的定义与分类

5. 1. 2 设备硬件接口特性

5. 1. 3 用户对设备的使用要求

5. l. 4 操作系统设备管理功能的任务

5. 2 早期设备管理实例分析

5. 2. l 传统UNIX设备管理

5. 2. 2 DOS设备管理

5. 3 操作系统设备管理功能实现原理通述

5. 3. 1 用户界面通述

5. 3. 2 内部结构与过程通述

5. 3. 3 速度匹配专题讨论（l）：设备完成技术. 同步和异步UO

5. 3. 4 速度匹配专题讨论（2）：缓冲技术

5. 3. 5 设备分配与共事技术专题讨论：独占. 共享和虚拟设备

5. 3. 6 速度匹配专题讨论（3）：联机. 脱机和假脱机技术

5. 3. 7 非编程I/O技术专题讨论：DMA. 通道等

5. 3. 8 设备驱动程序

5. 3. 9 操作系统设备管理功能与其他功能间的关系

5. 4 现代设备管理实例分析

5. 4. 1 Windows 2000／NT设备管理

5. 4. 2 Linux设备管理

5. 5 本章小结

习题

第六章 进程通信

6. 1 进程通信概述

6. 2 进程互斥和同步机制

6. 2. l 基本的硬件机制

6. 2. 2 软件的忙等互斥方案

6. 2. 3 软件非忙等互斥方案：信号量

6. 2. 4 由程序设计语言支持的进程互斥机制：管程

6. 2. 5 信号

6. 2. 6 本节小结及其他互斥和同步方案

6. 3 进程通信机制

6. 3. 1 消息传递机制：消息队列. 管道和有名管道（FIF）. RPC. 套接字. 门

6. 3. 2 共享内存

6. 4 死锁和饥饿

6. 5 进程通信实例分析

6. 5. 1 UNIX进程通信

6. 5. 2 Linux进程通信

6. 5. 3 Windows 2000／NT进程通信

6. 6 各种IPC机制的等价性. 比较和总结

习题

第七章 分布式. 网络. 并行和做人式提作系统

7. 1 分布式系统概述

7. 2 并行操作系统

7. 3 网络操作系统

7. 4 分布式操作系统

7. 4. 1 透明性

7. 4. 2 可靠性

7. 4. 3 高性能

7. 4. 4 伸缩性

7. 5 分布式文件系统

7. 6 机群与网格操作系统

7. 7 嵌入式操作系统

习题

第八章 性能与设计

8. l 性能

8. 1. l 性能和性能指标总述

8. 1. 2 可扩充性. 可移植性. 兼容性

8. 1. 3 安全性

8. 1. 4 可靠性和RAS技术

8. 2 操作系统结构设计

8. 2. l 单体结构模型

8. 2. 2 层次结构模型

8. 2. 3 客户／服务器模型与微核结构

8. 2. 4 策略与机制的分离

8. 2. 5 面向对象方法和模型

8. 2. 6 面向对象模型实例分析：NT面向对象模型实现

8. 3 操作系统的用户界面设计

习题

参考文献