第 1 章 操作系统概述 1
1.1 计算机系统 1
1.1.1 硬件与软件 1
1.1.2 操作系统的形成 2
1.1.3 操作系统发展的动力 3
1.2 操作系统的定义与功能 4
1.2.1 操作系统的定义 4
1.2.2 操作系统的功能 4
1.3 操作系统的种类 6
1.3.1 批处理操作系统 6
1.3.2 分时操作系统 7
1.3.3 实时操作系统 8
1.3.4 网络操作系统 9
1.3.5 分布式操作系统 10
1.3.6 嵌入式操作系统 11
习题 12
第 2 章 处理机管理 14
2.1 进程 14
2.1.1 多道程序设计 14
2.1.2 进程的定义 17
2.1.3 进程的特征 18
2.1.4 进程的状态及状态变迁 19
2.2 进程控制块 22
2.2.1 进程的3 个组成部分 22
2.2.2 进程控制块 23
2.2.3 进程控制块队列 25
2.3 进程的调度与管理 26
2.3.1 进程调度算法 26
2.3.2 进程管理的基本原语 32
2.4 作业调度 34
2.4.1 用户与操作系统的两种接口 34
2.4.2 作业与作业管理 37
2.4.3 作业的调度算法 39
习题 45
第３章 存储管理 49
3.1 存储管理综述 49
3.1.1 存储器的层次结构 49
3.1.2 高速缓冲存储器的工作原理 50
3.1.3 存储管理的功能 51
3.2 固定分区存储管理 52
3.2.1 地址重定位 52
3.2.2 地址的定位方式和静态重定位 53
3.2.3 单一连续分区存储管理 54
3.2.4 固定分区存储管理 57
3.3 可变分区存储管理 59
3.3.1 可变分区存储管理的基本思想 59
3.3.2 地址动态重定位的过程 62
3.3.3 空闲区的合并 63
3.3.4 分区的管理与组织方式 64
3.3.5 空闲分区的分配算法 68
3.3.6 伙伴系统 69
3.4 分页式存储管理 70
3.4.1 分页式存储管理的基本思想 70
3.4.2 分页式存储管理的地址转换 73
3.4.3 内存块的分配与回收 78
3.5 分段式存储管理 79
3.5.1 分段及二维逻辑地址空间 79
3.5.2 段表及地址变换过程 81
3.5.3 存储保护与共享 82
3.5.4 分段与分页的区别 83
3.6 虚拟存储与请求分页式存储管理 84
3.6.1 虚拟存储器的概念 84
3.6.2 请求分页式存储管理的基本思想 85
3.6.3 缺页中断的处理 86
3.6.4 页面淘汰算法 91
习题 97
2
目录
第4 章 设备管理 101
4.1 设备管理概述 101
4.1.1 I/O 系统的组织结构 101
4.1.2 计算机设备的分类 105
4.1.3 设备管理的目标与功能 107
4.2 输入/输出的处理步骤 108
4.2.1 I/O 请求的提出 109
4.2.2 对I/O 请求的管理 109
4.2.3 I/O 请求的具体实现 109
4.3 设备的分配与调度算法 110
4.3.1 管理设备时的数据结构 110
4.3.2 独享设备的分配 113
4.3.3 共享磁盘的调度 115
4.4 数据传输的方式 119
4.4.1 程序循环测试方式 119
4.4.2 中断方式 120
4.4.3 直接存储器存取方式 121
4.4.4 通道方式 122
4.5 设备管理中的若干技术 123
4.5.1 I/O 缓冲技术 123
4.5.2 虚拟设备与SPOOLing 技术 124
习题 126
第5 章 文件管理 129
5.1 文件的结构 129
5.1.1 文件与文件系统 129
5.1.2 文件的逻辑结构 132
5.1.3 文件的物理结构 133
5.1.4 文件的存取 136
5.2 磁盘存储空间的管理 137
5.2.1 位示图 137
5.2.2 空闲区表 138
5.2.3 空闲块链 139
5.3 文件管理与目录结构 140
5.3.1 文件控制块与目录 140
5.3.2 目录的层次结构 142
5.3.3 “按名存取”的实现 144
5.4 文件的使用 146
5.4.1 文件的共享 146
5.4.2 文件的保护 147
5.4.3 文件的备份 149
5.4.4 文件的操作 150
习题 151
第6 章 进程间的制约关系 155
6.1 进程间的制约关系 155
6.1.1 与时间有关的错误 155
6.1.2 竞争资源——互斥 158
6.1.3 协同工作——同步 160
6.2 信号量与P、V 操作 161
6.2.1 信号量与P、V 操作的定义 161
6.2.2 用P、V 操作实现互斥 162
6.2.3 用P、V 操作实现同步 165
6.2.4 用P、V 操作实现资源分配 167
6.2.5 互斥/同步的案例分析 169
6.3 死锁、进程通信 172
6.3.1 死锁与产生死锁的必要条件 172
6.3.2 死锁的预防 174
6.3.3 死锁的避免 175
6.3.4 死锁的检测并恢复 179
6.3.5 进程通信 181
习题 183
第７章 实例分析：Windows XP 操作系统 188
7.1 Windows XP 的处理机管理 188
7.1.1 Windows XP 的结构 188
7.1.2 Windows XP 的进程和线程 192
7.1.3 Windows XP 的线程调度 198
7.1.4 Windows XP 的同步机制 202
7.2 Windows XP 的存储管理 203
7.2.1 Windows XP 进程的空间布局 203
7.2.2 Windows XP 的地址变换机构 204
3
7.2.3 Windows XP 对内存的管理 207
7.2.4 Windows XP 的页面调度 209
7.3 Windows XP 的设备管理 211
7.3.1 Windows XP 设备管理综述 211
7.3.2 Windows XP 的I/O 处理 214
7.3.3 Windows XP 两级中断处理过程 216
7.4 Windows XP 的文件管理 218
7.4.1 Windows XP 文件系统综述 218
7.4.2 Windows XP 的NTFS 文件系统 221
7.4.3 NTFS 的主文件表 223
7.4.4 NTFS 的文件和目录结构 226
7.4.5 NTFS 对可恢复性的支持 227
习题 230
第８章 实例分析：Linux 操作系统 232
8.1 Linux 的处理机管理 232
8.1.1 Linux 的进程 232
8.1.2 Linux 的进程调度 235
8.1.3 Linux 进程间的通信——消息队列 237
8.2 Linux 的存储管理 239
8.2.1 Linux 的虚拟存储空间 240
8.2.2 管理虚拟存储空间的数据结构 242
8.2.3 管理内存空间的数据结构 242
8.2.4 内存区的分配和页面淘汰策略 244
8.3 Linux 的文件管理 244
8.3.1 Linux 文件系统的构成 244
8.3.2 Ext2 对磁盘的组织 245
8.3.3 Ext2 文件的物理结构 248
8.3.4 虚拟文件系统VFS 的数据结构 249
8.4 Linux 的设备管理 251
8.4.1 Linux 设备管理概述 252
8.4.2 Linux 对字符设备的管理 253
8.4.3 Linux 对块设备的管理 255
习题 256
参考文献 258