【章名目錄】 第　1章 操作系統(tǒng)引論　1 第　2章 進程的描述與控制　42 第3章　處理機調(diào)度　77 第4章　進程同步與死鎖　105 第5章　存儲器管理　148 第6章　虛擬存儲器　183 第7章　輸入/輸出系統(tǒng)　209 第8章　文件管理　257 第9章　磁盤存儲器管理　291 第　10章 多處理機操作系統(tǒng)　323 第　11章 虛擬化和云計算　351 第　12章 保護和安全　372 【詳細目錄】 第　1章 操作系統(tǒng)引論　1 1.1　操作系統(tǒng)的目標(biāo)和作用　2 1.1.1　操作系統(tǒng)的目標(biāo)　2 1.1.2　操作系統(tǒng)的作用　3 1.1.3　推動操作系統(tǒng)發(fā)展的主要動力　4 1.2　操作系統(tǒng)的發(fā)展過程　5 1.2.1　未配置操作系統(tǒng)的計算機系統(tǒng)　6 1.2.2　單道批處理系統(tǒng)　7 1.2.3　多道批處理系統(tǒng)　8 1.2.4　分時系統(tǒng)　9 1.2.5　實時系統(tǒng)　10 1.2.6　微機操作系統(tǒng)　12 1.2.7　嵌入式操作系統(tǒng)　12 1.2.8　網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)　13 1.2.9　分布式操作系統(tǒng)　14 1.3　操作系統(tǒng)的基本特性　15 1.3.1　并發(fā)　15 1.3.2　共享　16 1.3.3　虛擬　17 1.3.4　異步　18 1.4　操作系統(tǒng)的運行環(huán)境　18 1.4.1　硬件支持　18 1.4.2　操作系統(tǒng)內(nèi)核　19 1.4.3　處理機的雙重工作模式　20 1.4.4　中斷與異�！�21 1.4.5　生成與引導(dǎo)　21 1.5　操作系統(tǒng)的主要功能　22 1.5.1　處理機管理功能　23 1.5.2　存儲器管理功能　23 1.5.3　設(shè)備管理功能　25 1.5.4　文件管理功能　25 1.5.5　接口管理功能　26 1.5.6　現(xiàn)代操作系統(tǒng)的新功能　27 1.6　操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)　28 1.6.1　簡單結(jié)構(gòu)　29 1.6.2　模塊化結(jié)構(gòu)　29 1.6.3　分層式結(jié)構(gòu)　30 1.6.4　微內(nèi)核結(jié)構(gòu)　31 1.6.5　外核結(jié)構(gòu)　34 1.6.6　混合結(jié)構(gòu)　35 1.7　系統(tǒng)調(diào)用　36 1.7.1　系統(tǒng)調(diào)用的基本概念　36 1.7.2　系統(tǒng)調(diào)用的類型　38 1.8　本章小結(jié)　38 習(xí)題1（含考研真題）39 第　2章 進程的描述與控制　42 2.1　前趨圖和程序執(zhí)行　43 2.1.1　前趨圖　43 2.1.2　程序順序執(zhí)行　44 2.1.3　程序并發(fā)執(zhí)行　44 2.2　進程的描述　46 2.2.1　進程的定義與特征　46 2.2.2　進程的基本狀態(tài)與轉(zhuǎn)換　47 2.2.3　掛起操作和進程狀態(tài)的轉(zhuǎn)換　49 2.2.4　進程管理中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)　50 2.3　進程控制　53 2.3.1　進程的創(chuàng)建　53 2.3.2　進程的終止　55 2.3.3　進程的阻塞與喚醒　56 2.3.4　進程的掛起與激活　57 2.4　進程通信　57 2.4.1　進程通信的類型　58 2.4.2　消息傳遞通信的實現(xiàn)方式　61 2.4.3　進程通信實例　63 2.5　線程的概念　67 2.5.1　線程的引入　67 2.5.2　線程與進程的比較　68 2.5.3　線程狀態(tài)和線程控制塊　69 2.6　線程的實現(xiàn)　70 2.6.1　線程的實現(xiàn)方式　70 2.6.2　線程的具體實現(xiàn)　72 2.6.3　線程的創(chuàng)建與終止　74 2.7　本章小結(jié)　75 習(xí)題2（含考研真題）　75 第3章　處理機調(diào)度　77 3.1　處理機調(diào)度概述　77 3.1.1　處理機調(diào)度的層次　78 3.1.2　作業(yè)和作業(yè)調(diào)度　78 3.1.3　進程調(diào)度　79 3.1.4　處理機調(diào)度算法的目標(biāo)　81 3.2　調(diào)度算法　82 3.2.1　先來先服務(wù)調(diào)度算法　82 3.2.2　短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法　83 3.2.3　優(yōu)先級調(diào)度算法　83 3.2.4　輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法　85 3.2.5　多級隊列調(diào)度算法　86 3.2.6　多級反饋隊列調(diào)度算法　87 3.2.7　基于公平原則的調(diào)度算法　88 3.3　多處理機調(diào)度　88 3.3.1　常用多處理機調(diào)度算法　89 3.3.2　負(fù)載均衡　90 3.3.3　處理機親和性　91 3.4　實時調(diào)度　91 3.4.1　實現(xiàn)實時調(diào)度的基本條件　91 3.4.2　實時調(diào)度算法分類　92 3.4.3　最早截止時間優(yōu)先算法　93 3.4.4　最低松弛度優(yōu)先算法　95 3.4.5　優(yōu)先級倒置　96 3.5　進程調(diào)度實例　97 3.5.1　實例1：Linux進程調(diào)度　97 3.5.2　實例2：Windows進程調(diào)度　99 3.5.3　實例3：HarmonyOS進程調(diào)度　100 3.6　本章小結(jié)　102 習(xí)題3（含考研真題）　102 第4章　進程同步與死鎖　105 4.1　進程同步的基本概念　106 4.1.1　進程同步概念的引入　106 4.1.2　臨界區(qū)問題　108 4.2　進程同步機制　109 4.2.1　軟件同步機制　109 4.2.2　硬件同步機制　110 4.2.3　鎖機制　112 4.2.4　信號量機制　113 4.2.5　管程機制　117 4.3　經(jīng)典的進程同步問題　120 4.3.1　生產(chǎn)者-消費者問題　120 4.3.2　哲學(xué)家進餐問題　123 4.3.3　讀者-寫者問題　126 4.4　進程同步實例　128 4.4.1　實例1：Linux進程同步　128 4.4.2　實例2：Windows進程同步　130 4.5　死鎖　131 4.5.1　死鎖概述　131 4.5.2　死鎖預(yù)防　136 4.5.3　死鎖避免　137 4.5.4　死鎖的檢測與解除　141 4.6　本章小結(jié)　144 習(xí)題4（含考研真題）　145 第5章　存儲器管理　148 5.1　存儲器的層次結(jié)構(gòu)　149 5.1.1　多層結(jié)構(gòu)的存儲器　149 5.1.2　主存儲器和寄存器　150 5.1.3　高速緩存和磁盤緩存　150 5.2　程序的裝入與鏈接　151 5.2.1　地址綁定和內(nèi)存保護　151 5.2.2　程序的裝入　152 5.2.3　程序的鏈接　153 5.3　交換　155 5.3.1　多道程序環(huán)境下的交換技術(shù)　155 5.3.2　交換區(qū)的管理　156 5.3.3　進程的換出與換入　157 5.4　連續(xù)分配存儲管理方式　158 5.4.1　單一連續(xù)分配　158 5.4.2　固定分區(qū)分配　158 5.4.3　動態(tài)分區(qū)分配　159 5.4.4　動態(tài)重定位分區(qū)分配　163 5.5　分頁存儲管理方式　165 5.5.1　分頁存儲管理的基本方法　166 5.5.2　地址變換機構(gòu)　167 5.5.3　引入快表后的內(nèi)存有效訪問時間169 5.5.4　兩級頁表和多級頁表　169 5.5.5　反置頁表　171 5.6　分段存儲管理方式　172 5.6.1　分段存儲管理方式的引入　172 5.6.2　分段系統(tǒng)的基本原理　174 5.6.3　信息共享　176 5.7　段頁式存儲管理方式　177 5.8　實例：基于IA-32/x86-64架構(gòu)的內(nèi)存管理策略　179 5.9　本章小結(jié)　180 習(xí)題5（含考研真題）　181 第6章　虛擬存儲器　183 6.1　虛擬存儲器概述　184 6.1.1　常規(guī)存儲器管理方式的特征和局部性原理　184 6.1.2　虛擬存儲器的定義與特征　185 6.1.3　虛擬存儲器的實現(xiàn)方法　186 6.2　請求分頁存儲管理方式　187 6.2.1　請求分頁中的硬件支持　187 6.2.2　請求分頁中的內(nèi)存分配與回收　189 6.2.3　頁面調(diào)入策略　191 6.3　頁面置換算法　192 6.3.1　最佳頁面置換算法和先進先出頁面置換算法　193 6.3.2　最近最久未使用頁面置換算法和最少使用頁面置換算法　194 6.3.3　Clock頁面置換算法　196 6.3.4　頁面緩沖算法　197 6.3.5　請求分頁系統(tǒng)的內(nèi)存有效訪問時間　198 6.4　“抖動”與工作集　199 6.4.1　多道程序度與“抖動”　199 6.4.2　工作集　200 6.4.3　“抖動”的預(yù)防方法　201 6.5　內(nèi)存映射文件　202 6.6　虛擬存儲器實現(xiàn)實例　203 6.6.1　實例1：在Windows XP系統(tǒng)中實現(xiàn)虛擬存儲器203 6.6.2　實例2：在Linux系統(tǒng)中實現(xiàn)虛擬存儲器203 6.6.3　實例3：在HarmonyOS中實現(xiàn)虛擬存儲器205 6.7　本章小結(jié)　206 習(xí)題6（含考研真題）　206 第7章　輸入/輸出系統(tǒng)　209 7.1　I/O系統(tǒng)的功能、模型與接口　210 7.1.1　I/O系統(tǒng)的基本功能　210 7.1.2　I/O系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)與模型　211 7.1.3　I/O系統(tǒng)的接口　213 7.2　I/O設(shè)備和設(shè)備控制器　214 7.2.1　I/O設(shè)備　214 7.2.2　設(shè)備控制器　215 7.2.3　內(nèi)存映像I/O　217 7.2.4　I/O通道　218 7.2.5　I/O設(shè)備的控制方式　220 7.3　中斷和中斷處理程序　224 7.3.1　中斷簡介　224 7.3.2　中斷處理程序　225 7.3.3　實例：Linux系統(tǒng)中斷處理　227 7.4　設(shè)備驅(qū)動程序　229 7.4.1　設(shè)備驅(qū)動程序概述　229 7.4.2　設(shè)備驅(qū)動程序的執(zhí)行過程　230 7.4.3　設(shè)備驅(qū)動程序的框架　231 7.5　與設(shè)備無關(guān)的I/O軟件　233 7.5.1　與設(shè)備無關(guān)軟件的基本概念　233 7.5.2　與設(shè)備無關(guān)軟件的共有操作　234 7.5.3　設(shè)備分配與回收　235 7.5.4　將邏輯設(shè)備名映射到物理設(shè)備名　237 7.5.5　I/O調(diào)度　238 7.6　用戶層的I/O軟件　238 7.6.1　系統(tǒng)調(diào)用與庫函數(shù)　238 7.6.2　假脫機系統(tǒng)　239 7.7　緩沖區(qū)管理　242 7.7.1　緩沖的引入　243 7.7.2　單緩沖區(qū)和雙緩沖區(qū)　244 7.7.3　環(huán)形緩沖區(qū)　245 7.7.4　緩沖池　246 7.7.5　緩存　248 7.8　磁盤性能概述和磁盤調(diào)度　248 7.8.1　磁盤性能概述　249 7.8.2　早期的磁盤調(diào)度算法　251 7.8.3　基于掃描的磁盤調(diào)度算法　252 7.9　本章小結(jié)　254 習(xí)題7（含考研真題）　254 第8章　文件管理　257 8.1　文件和文件系統(tǒng)　258 8.1.1　文件、記錄和數(shù)據(jù)項　258 8.1.2　文件名和文件類型　259 8.1.3　文件系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)　260 8.1.4　文件操作　261 8.2　文件的邏輯結(jié)構(gòu)　262 8.2.1　文件邏輯結(jié)構(gòu)的類型　262 8.2.2　順序文件　263 8.2.3　順序文件記錄尋址　264 8.2.4　索引文件　265 8.2.5　索引順序文件　266 8.2.6　直接文件和哈希文件　268 8.3　文件目錄　268 8.3.1　文件控制塊和索引節(jié)點　269 8.3.2　簡單的文件目錄　270 8.3.3　樹形目錄　272 8.3.4　無環(huán)圖目錄　274 8.3.5　目錄查詢技術(shù)　274 8.4　文件共享　276 8.4.1　利用有向無環(huán)圖實現(xiàn)文件共享　276 8.4.2　利用符號鏈接實現(xiàn)文件共享　278 8.5　文件保護　279 8.5.1　保護域　279 8.5.2　訪問矩陣的概念　280 8.5.3　訪問矩陣的修改　281 8.5.4　訪問矩陣的實現(xiàn)　283 8.6　文件系統(tǒng)的實現(xiàn)　284 8.6.1　實現(xiàn)原則　284 8.6.2　磁盤分區(qū)　285 8.6.3　文件系統(tǒng)掛載　285 8.7　Linux文件系統(tǒng)實例　286 8.7.1　實例1：虛擬文件系統(tǒng)　286 8.7.2　實例2：Linux ext2文件系統(tǒng)　287 8.8　本章小結(jié)　289 習(xí)題8（含考研真題）　289 第9章　磁盤存儲器管理　291 9.1　外存的組織方式　292 9.1.1　連續(xù)組織方式　292 9.1.2　鏈接組織方式　293 9.1.3　索引組織方式　297 9.2　文件存儲空間的管理　300 9.2.1　空閑區(qū)表法和空閑鏈表法　300 9.2.2　位示圖法　301 9.2.3　成組鏈接法　302 9.3　提高磁盤I/O速度的途徑　303 9.3.1　磁盤高速緩存　303 9.3.2　提高磁盤I/O速度的其他方法305 9.3.3　廉價磁盤冗余陣列　306 9.4　提高磁盤可靠性的技術(shù)　307 9.4.1　第 一級容錯技術(shù)　308 9.4.2　第二級容錯技術(shù)　308 9.4.3　基于集群系統(tǒng)的容錯技術(shù)　309 9.4.4　后備系統(tǒng)　311 9.5　存儲新技術(shù)　312 9.5.1　傳統(tǒng)存儲系統(tǒng)　312 9.5.2　新型存儲系統(tǒng)　313 9.5.3　固態(tài)硬盤　313 9.6　數(shù)據(jù)一致性控制　314 9.6.1　事務(wù)　315 9.6.2　檢查點　316 9.6.3　并發(fā)控制　316 9.6.4　重復(fù)數(shù)據(jù)的一致性問題　317 9.7　本章小結(jié)　318 習(xí)題9（含考研真題）　319 第　10章 多處理機操作系統(tǒng)　323 10.1　多處理機系統(tǒng)的基本概念　324 10.1.1　多處理機系統(tǒng)的引入　324 10.1.2　多處理機系統(tǒng)的類型　325 10.2　多處理機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)　325 10.2.1　統(tǒng)一內(nèi)存訪問多處理機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)　326 10.2.2　非統(tǒng)一內(nèi)存訪問多處理機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)　328 10.3　多處理機操作系統(tǒng)的特征與類型　331 10.3.1　多處理機操作系統(tǒng)的特征　331 10.3.2　多處理機操作系統(tǒng)的功能　332 10.3.3　多處理機操作系統(tǒng)的類型　334 10.4　多處理機操作系統(tǒng)的進程同步　336 10.4.1　集中式同步方式與分布式同步方式　336 10.4.2　自旋鎖　337 10.4.3　讀-復(fù)制-更新鎖　338 10.4.4　二進制指數(shù)補償算法和待鎖CPU等待隊列機構(gòu)　339 10.4.5　定序機構(gòu)　340 10.4.6　面包房算法　341 10.4.7　令牌環(huán)算法　342 10.5　多處理機操作系統(tǒng)的進程調(diào)度　343 10.5.1　調(diào)度性能的評價因素　343 10.5.2　進程分配方式　344 10.5.3　進程（線程）調(diào)度方式　345 10.5.4　死鎖的分類、檢測與解除　348 10.6　本章小結(jié)　349 習(xí)題10　349 第　11章 虛擬化和云計算　351 11.1　虛擬化的基本概念　352 11.1.1　虛擬化的引入　352 11.1.2　虛擬化的發(fā)展　353 11.1.3　虛擬化的必要條件　354 11.1.4　虛擬化的實現(xiàn)方法　356 11.2　虛擬化技術(shù)　358 11.2.1　虛擬機監(jiān)視器　358 11.2.2　CPU虛擬化　359 11.2.3　內(nèi)存虛擬化　361 11.2.4　I/O虛擬化　362 11.2.5　多核虛擬化　363 11.3　云計算　363 11.3.1　云計算的引入　364 11.3.2　云計算的定義與基本特征　364 11.3.3　虛擬機遷移　365 11.3.4　授權(quán)和檢查　367 11.4　輕量級虛擬化技術(shù)與容器技術(shù)　368 11.4.1　輕量級虛擬化技術(shù)　368 11.4.2　容器技術(shù)　369 11.5　實例：虛擬機軟件　370 11.6　本章小結(jié)　371 習(xí)題11　371 第　12章 保護和安全　372 12.1　安全環(huán)境　373 12.1.1　實現(xiàn)“安全環(huán)境”的主要目標(biāo)　373 12.1.2　系統(tǒng)安全的特征　373 12.1.3　計算機安全的分類　374 12.2　數(shù)據(jù)加密技術(shù)　375 12.2.1　數(shù)據(jù)加密原理　376 12.2.2　對稱加密算法和非對稱加密算法　377 12.2.3　數(shù)字簽名和數(shù)字證明書　378 12.3　用戶驗證　380 12.3.1　口令驗證技術(shù)　380 12.3.2　基于物理標(biāo)志的驗證技術(shù)　382 12.3.3　生物識別驗證技術(shù)　383 12.4　來自系統(tǒng)內(nèi)部的攻擊　384 12.4.1　早期常用的內(nèi)部攻擊方式　384 12.4.2　邏輯炸彈和陷阱門　385 12.4.3　特洛伊木馬和登錄欺騙　386 12.4.4　緩沖區(qū)溢出　387 12.5　來自系統(tǒng)外部的攻擊　388 12.5.1　病毒、蠕蟲和移動代碼　388 12.5.2　計算機病毒的特征與類型　390 12.5.3　病毒的隱藏方式　391 12.5.4　病毒的預(yù)防與檢測　392 12.6　可信系統(tǒng)　393 12.6.1　訪問矩陣模型和信息流控制模型　393 12.6.2　可信計算基　395 12.6.3　設(shè)計安全操作系統(tǒng)的原則　396 12.7　本章小結(jié)　397 習(xí)題12　398 參考文獻　399