第1章
操作系统绪论　1
1.1　基本概述　2
1.1.1　操作系统的地位和作用　2
1.1.2　操作系统的定义　3
1.1.3　操作系统的功能　3
1.1.4　操作系统的特性　5
1.1.5　操作系统的性能　7
1.2　操作系统的形成和发展　8
1.2.1　硬件的发展　8
1.2.2　执行系统阶段　8
1.2.3　多道程序系统阶段　8
1.3　操作系统的结构设计　9
1.3.1　整体式结构　10
1.3.2　层次式结构　10
1.3.3　虚拟机结构　11
1.3.4　客户机/服务器结构　12
1.3.5　微内核结构　12
1.4　操作系统的引导启动　13
1.4.1　计算机的启动过程　13
1.4.2　操作系统的启动过程　13
1.5　操作系统的人机接口　13
1.5.1　操作界面　13
1.5.2　系统调用与编程接口　14
1.6　本章小结　14
习题1　14
第2章
处理器管理　16
2.1　进程及其实现　17
2.1.1　进程定义　17
2.1.2　进程的类型和特性　17
2.1.3　进程的状态和转换　18
2.1.4　进程控制块　20
2.1.5　进程上下文　20
2.1.6　进程切换与处理器状态切换　21
2.2　进程控制　22
2.2.1　进程控制原语　22
2.2.2　进程的创建　22
2.2.3　进程的阻塞和唤醒　23
2.2.4　进程的撤销　24
2.2.5　进程的挂起和激活　24
2.3　处理器调度　24
2.3.1　处理器调度的模式　24
2.3.2　处理器调度的原则　26
2.3.3　处理器调度的算法　26
2.3.4　单道环境下的调度　29
2.3.5　多道环境下的调度　32
2.3.6　低级调度的方式与算法　33
2.4　进程联系　35
2.4.1　顺序程序与顺序环境　35
2.4.2　并发环境与并发进程　35
2.4.3　与时间有关的不确定　35
2.4.4　相交进程与无关进程　37
2.4.5　进程同步与进程互斥　37
2.5　临界区管理　38
2.5.1　临界区及其使用原则　38
2.5.2　临界区管理软件方法　38
2.5.3　临界区管理硬件方法　41
2.5.4　软、硬件方法的问题　42
2.6　信号量与P/V操作　43
2.6.1　信号量　43
2.6.2　P/V操作　43
2.6.3　基本问题的解决　44
2.6.4　信号量及P/V操作使用规律　47
2.6.5　经典进程互斥问题　48
2.6.6　经典进程同步问题　53
2.7　进程通信　58
2.7.1　进程通信的概念与类型　58
2.7.2　低级通信之信号通信　59
2.7.3　高级通信之共享缓冲区通信　60
2.7.4　高级通信之消息通信　61
2.7.5　高级通信之管道通信　61
2.8　进程死锁　62
2.8.1　进程死锁的概念与条件　62
2.8.2　进程死锁的预防机制　64
2.8.3　进程死锁的避免机制　65
2.8.4　进程死锁检测与解决　68
【补充阅读】CPU相关知识回顾　69
【补充阅读】线程及其基本概念　71
2.9　本章小结　72
习题2　72
第3章
存储管理　78
3.1　基本概述　79
3.1.1　计算机中的存储体系　79
3.1.2　存储管理目标及任务　79
3.1.3　连续存储区管理方案　80
3.1.4　分区存储的管理方案　81
3.1.5　存储覆盖与交换技术　84
3.1.6　存储保护技术　85
3.1.7　分区存储管理的优点和缺点　86
3.2　分页存储管理机制　86
3.2.1　逻辑页面与物理页框　86
3.2.2　分页存储的管理表格　87
3.2.3　分页存储的地址转换　88
3.2.4　相联存储器与快表技术　89
3.2.5　物理页框的分配流程　90
3.3　分段存储管理机制　90
3.3.1　逻辑分段与内存划分　90
3.3.2　分段存储的管理表格　91
3.3.3　分段存储的地址转换　92
3.3.4　分页和分段存储比较　93
3.4　虚拟存储管理机制　93
3.4.1　程序访问局部性原理　93
3.4.2　虚拟存储器基本原理　94
3.4.3　分页式虚拟存储管理　94
3.4.4　典型的页面置换算法　95
3.4.5　分段式虚拟存储管理　99
3.5　本章小结　99
习题　3　99
第4章
I/O设备管理　103
4.1　基本概述　104
4.1.1　计算机输入/输出系统　104
4.1.2　输入/输出系统的特点　104
4.1.3　输入/输出设备的类型　105
4.1.4　设备管理模块的设计目标　105
4.2　设备控制方式　105
4.2.1　典型控制方式　105
4.2.2　基于询问的设备控制　106
4.2.3　基于中断的设备控制　106
4.2.4　基于DMA的设备控制　107
4.2.5　基于通道的设备控制　107
4.3　缓冲技术　107
4.3.1　缓冲技术的基本思想　107
4.3.2　引入缓冲技术的目标　108
4.3.3　缓冲技术的分类　108
4.4　外存储设备管理　109
4.4.1　典型外存储设备类型　109
4.4.2　硬盘的存储空间管理　110
4.4.3　硬盘的数据访问时间　110
4.4.4　硬盘驱动臂调度算法　110
4.5　本章小结　112
习题4　112
第5章
文件管理　115
5.1　基本概述　116
5.1.1　文件的基本定义　116
5.1.2　文件的基本属性　116
5.1.3　文件的典型类型　116
5.1.4　文件系统的模型　117
5.2　文件目录　117
5.2.1　文件目录的基本定义　117
5.2.2　文件目录的基本要求　118
5.2.3　文件控制块和i-node　118
5.2.4　文件目录的典型结构　119
5.3　文件的物理结构　120
5.3.1　文件物理结构的含义　120
5.3.2　顺序文件结构　121
5.3.3　链接文件结构　122
5.3.4　索引文件结构　124
5.3.5　文件物理结构性能比较　125
5.4　文件安全　126
5.4.1　文件安全的基本要求　126
5.4.2　文件存取控制矩阵　126
5.4.3　文件存取控制表　127
5.4.4　口令和密码　127
5.5　本章小结　128
习题5　128
第6章
云操作系统　130
6.1　云计算技术　131
6.1.1　云计算定义　131
6.1.2　云数据中心　131
6.1.3　云计算特征　132
6.1.4　云计算应用　133
6.2　OpenStack　133
6.2.1　OpenStack简介　133
6.2.2　OpenStack的组件　133
6.2.3　OpenStack平台应用　137
6.3　虚拟化技术　138
6.3.1　虚拟化技术概述　138
6.3.2　虚拟化关键技术　139
6.3.3　虚拟化主流软件　140
6.3.4　虚拟机迁移技术　141
6.4　容器技术　142
6.4.1　容器技术概述　142
6.4.2　Docker核心技术　142
6.4.3　Docker调度工具　143
6.4.4　Docker应用场景　144
6.5　本章小结　145
习题6　145
第7章
移动操作系统　147
7.1　移动计算　148
7.1.1　移动网络通信　148
7.1.2　移动计算技术　148
7.1.3　移动云计算　149
7.2　移动计算设备　151
7.2.1　移动计算节点　151
7.2.2　典型移动终端设备　151
7.2.3　可穿戴计算设备　152
7.3　移动终端操作系统　153
7.3.1　系统发展简况　153
7.3.2　iOS系统　153
7.3.3　Android系统　153
7.4　本章小结　155
习题7　155
第8章
物联网操作系统　157
8.1　基本概述　158
8.1.1　物联网系统构成　158
8.1.2　无线传感网　159
8.2　物联网软件系统　161
8.2.1　物联网软件系统的层次　161
8.2.2　物联网操作系统　161
8.3　典型物联网操作系统　162
8.3.1　HarmonyOS　162
8.3.2　TencentOS Tiny　163
8.3.3　其他开源物联网操作系统　164
8.4　本章小结　165
习题8　165
第9章
课程实验项目　166
9.1　实验项目1：进程创建实践　167
9.2　实验项目2：进程的变异、等待与
终止　171
9.3　实验项目3：内存操作实践　173
9.4　实验项目4：文件操作实践　175
9.5　实验项目5：云操作系统OpenStack
安装与部署　177
9.6　进阶设计类实验项目　185
参考文献　188