计算机操作系统原理

第一章 操作系统概述 (1)

1.1

什么是操作系统 (1)

1.1.1

操作系统的虚拟机观点 (1) 

1.1.2

操作系统的资源管理观点 (3) 

1.1.3

操作系统的用户服务观点 (3)



1.2

操作系统的形成过程 (4)

1.2.1

人工操作阶段 (4) 

1.2.2

单道批量处理阶段

(4) 

1.2.3

执行系统阶段 (6) 

1.2.4

多道程序系统阶段 (7)



1.3

操作系统的基本类型 (8)

1.3.1

多道批处理系统 (8) 

1.3.2

分时系统 (9) 

1.3.3

实时系统 (11) 

1.3.4

通用操作系统 (13) 

1.3.5

网络操作系统 (13)



1.4 操作系统的特征 (14)

1.5

操作系统的服务 (16)

1.5.1

操作系统的公共服务 (16) 

1.5.2

操作系统的服务方式 (17)



1.6

操作系统的功能 (18)

1.6.1

用户接口 (18) 

1.6.2

处理机管理 (19) 

1.6.3

存储管理 (20) 

1.6.4

设备管理 (21) 

1.6.5

文件管理 (22)



1.7

操作系统的结构 (23)

1.7.1

整体式系统 (23) 

1.7.2

层次式系统 (23) 

1.7.3

客户/服务器系统

(24)



1.8

中断及其在操作系统中的作用 (24)

1.8.1

中断是多道程序并发执行的推动力 (25)

1.8.2

操作系统由中断驱动 (25)



学后自测一 (25)

参考答案一 (26)

第二章 用户接口 (27)

2.1

用户接口概述 (27)

2.1.1

运行用户程序的过程 (27) 

2.1.2

作业管理概述 (28)



2.2

命令接口 (29)

2.2.1

脱机命令接口 (29) 

2.2.2

联机命令接口 (30)



2.3

程序接口 (32)

2.3.1

系统调用概述 (33) 

2.3.2

系统调用过程 (34)



2.4 图形接口 (35)

学后自测二 (36)

参考答案二 (36)

第三章 进程管理 (37)

3.1

进程的基本概念 (37)

3.1.1

进程的引入 (37) 

3.1.2

进程的定义和特征 (42) 

3.1.3

进程的基本状态及其变迁 (43)



3.2

进程的实现 (45)

3.2.1

进程的结构描述 (45) 

3.2.2

进程控制块的结构 (46) 

3.2.3

进程控制块的组织形式 (47)



3.3

进程控制 (48)

3.3.1

进程控制机构 (48) 

3.3.2

进程控制原语 (49)



3.4

进程的互斥与同步 (53)

3.4.1

进程互斥 (53) 

3.4.2

进程同步 (55) 

3.4.3

利用信号量机制解决进程互斥、同步及前趋图问题 (56)



3.5

利用信号量机制解决经典进程同步问题 (61) 

3.5.1

生产者—消费者问题 (61) 

3.5.2

哲学家进餐问题 (64) 

3.5.3

读者—写者问题 (66)



3.6

进程通信 (67)

3.6.1

进程通信的类型 (67) 

3.6.2

消息传递系统 (68) 

3.6.3

消息缓冲队列通信机制——直接通信方式的实现 (70)



3.7

线程的概念 (72)

3.7.1

线程的定义和属性 (73) 

3.7.2

线程与进程的比较 (73)



3.8

管程的概念 (74)

3.8.1

管程的引入 (74) 

3.8.2

管程的定义 (75) 

3.8.3

实现管程的三个关键问题 (76)



学后自测三 (77)

参考答案三 (80)

第四章 死锁及其对策 (89)

4.1

死锁的基本概念 (89)

4.1.1

资源 (90) 

4.1.2

死锁的定义 (90) 

4.1.3

产生死锁的原因 (91)



4.2

死锁原理及对策 (92)

4.2.1

死锁原理及产生死锁的必要条件 (92) 

4.2.2

死锁的描述 (93) 

4.2.3

解决死锁的方法 (96)



4.3 鸵鸟算法 (96)

4.4

死锁的检测和恢复 (97) 

4.4.1

利用资源分配图描述系统状态 (97) 

4.4.2

死锁检测中的数据结构 (100) 

4.4.3

死锁检测算法 (100) 

4.4.4

死锁的恢复 (101)



4.5

死锁预防 (102) 

4.5.1

打破“不剥夺”条件 (102) 

4.5.2

打破“部分分配”条件 (103) 

4.5.3

打破“环路等待”条件 (103)



4.6

死锁避免 (104) 

4.6.1

系统状态的安全性 (104) 

4.6.2

银行家算法 (105) 

4.6.3

银行家算法举例 (107)



学后自测四 (109)

参考答案四 (110)

第五章

处理机管理 (112) 

5.1

调度的类型和模型 (112) 

5.1.1

作业调度 (112) 

5.1.2

进程调度 (114) 

5.1.3

中级调度 (115) 

5.1.4

调度队列模型 (115)



5.2

调度算法的选择和性能评价 (118)



5.2.1

调度算法选择时考虑的因素 (118) 

5.2.2

调度算法性能的评价 (120)



5.3

调度算法 (121) 

5.3.1

先来先服务调度算法 (121) 

5.3.2

短作业(进程)优先调度算法 (123) 

5.3.3

优先级调度算法 (125) 

5.3.4

时间片轮转调度算法 (127) 

5.3.5

多级反馈队列调度算法 (128) 

5.3.6

实时调度算法 (131)



学后自测五 (133)

参考答案五 (135)

第六章

存储管理 (139) 

6.1

存储管理的基本概念 (139) 

6.1.1

存储器的层次 (139) 

6.1.2

地址重定位 (140) 

6.1.3

存储管理的目的和功能 (143) 

6.1.4

存储分配方式 (144)



6.2

实存储管理技术 (145) 

6.2.1

单一连续区管理

(145) 

6.2.2

固定式和可变式分区存储管理 (145) 

6.2.3

可重定位分区存储管理 (150) 

6.2.4

分区的存储保护

(152)



6.3

虚拟存储系统的基本概念 (152) 

6.3.1

何谓虚拟存储器

(152) 

6.3.2

实现虚拟存储器的基本原理 (153)



6.4

分页存储管理 (154) 

6.4.1

分页存储管理的实现原理 (154) 

6.4.2

简单分页存储管理 (155) 

6.4.3

请求分页存储管理 (158) 

6.4.4

请求分页存储管理的页面置换算法

(160) 

6.4.5

抖动和工作集模型 (164) 

6.4.6

页面保护 (167) 

6.4.7

页式存储管理的优缺点 (167)



6.5

请求分段存储管理 (168) 

6.5.1

段式存储管理的基本思想 (168) 

6.5.2

段式存储管理的实现原理 (168) 

6.5.3

段的共享与保护

(172) 

6.5.4

分段与分页的区别与联系 (173) 

6.5.5

段式存储管理的优缺点 (174)



6.6

段页式存储管理 (174) 

6.6.1

段页式存储管理的基本思想 (174) 

6.6.2

段页式存储管理的地址变换过程 (175) 

6.6.3

段页式存储管理的优缺点 (177)



学后自测六 (177)

参考答案六 (179)

第七章

I/O系统及设备管理 (180) 

7.1

设备管理概述 (180) 

7.1.1

I/O设备的类型

(180) 

7.1.2

设备管理的任务和功能 (181)



7.2

I/O控制方式 (182) 

7.2.1

程序直接控制方式 (182) 

7.2.2

程序中断I/O控制方式 (183) 

7.2.3

DMA控制方式 (183) 

7.2.4

I/O通道控制方式 (184)



7.3

外设的启动和I/O中断处理 (186)

7.3.1

I/O设备的启动

(187) 

7.3.2

I/O中断事件的处理 (188)



7.4

虚拟设备技术 (189) 

7.5

I/O设备的分配 (191) 

7.5.1

设备分配中的数据结构 (191) 

7.5.2

设备分配的原则和机制 (193) 

7.5.3

设备分配的实施

(196)



7.6

驱动调度 (198) 

7.6.1

移臂调度 (199) 

7.6.2

旋转调度 (202)



学后自测七 (203)

参考答案七 (204)

第八章

文件系统 (206) 

8.1

文件系统概述 (206) 

8.1.1

文件和文件分类

(207) 

8.1.2

文件命名 (208) 

8.1.3

文件系统及其功能 (208) 

8.1.4

文件操作 (209)



8.2

文件的组织和存取方法 (209) 

8.2.1

文件的逻辑组织

(209) 

8.2.2

文件的物理组织

(210) 

8.2.3

文件的存取方法

(214)



8.3

文件目录管理 (216) 

8.3.1

目录的概念 (216) 

8.3.2

目录的结构 (217) 

8.3.3

文件路径名 (219)



8.4

文件存储空间的管理 (219) 

8.4.1

空白文件目录 (220) 

8.4.2

位示图 (220) 

8.4.3

空闲块链 (221)



8.5

文件的共享 (223) 

8.5.1

绕道法 (223) 

8.5.2

链访法 (223) 

8.5.3

基本文件目录和符号文件目录结构

(224) 

8.6

文件的保护机制 (225) 

8.6.1

文件存取控制矩阵 (226) 

8.6.2

文件存取控制表

(226) 

8.6.3

用户存取权限表

(227) 

8.6.4

口令核对法 (227) 

8.6.5

密码技术 (227)



8.7

文件系统的安全性 (228) 

8.8

文件的主要操作 (228) 

8.8.1

文件创建和删除

(228) 

8.8.2

文件打开和关闭 (229) 

8.8.3

文件的读和写 (230) 

8.8.4

文件的链接和解除链接 (231)



学后自测八 (232)

参考答案八 (232)

第九章

Linux操作系统 (234) 

9.1

Linux简介 (234) 

9.1.1

Linux特性 (234) 

9.1.2

Linux系统结构及核心功能 (236)



9.2

Linux的进程管理 (236) 

9.2.1

Linux进程概述 (236) 

9.2.2

Linux进程调度 (239) 

9.2.3

Linux进程控制 (240) 

9.2.4

Linux进程通信 (242)



9.3

Linux的存储管理 (248) 

9.3.1

Linux的分段和分页机制 (249) 

9.3.2

Linux内存管理机制 (252)



9.4

Linux的文件系统管理 (255) 

9.4.1

逻辑文件系统一般存储结构 (255) 

9.4.2

Linux的虚拟文件系统 (255)



9.5

Linux的设备管理 (261) 

9.6

Linux的用户接口 (263) 

9.6.1

Linux的shell (263) 

9.6.2

X Windows (267)



学后自测九 (267)

参考答案九 (268)

第十章

操作系统的进一步发展 (269) 

10.1

计算机系统发展对操作系统的影响 (269)

 10.2

新一代操作系统介绍 (271) 

10.2.1

微机操作系统

(271) 

10.2.2

网络操作系统 (274) 

10.2.3

分布式操作系统 (278)



10.3

操作系统新技术 (281) 

10.3.1

微内核操作系统技术 (281) 

10.3.2

面向对象操作系统技术 (284)



学后自测十 (288)

参考答案十 (288)

参考文献 (289)