《計算機操作系統(tǒng)教程(第4版)》

第1章緒論1

1.1操作系統(tǒng)概念1

1.2操作系統(tǒng)的歷史2

1.2.1手工操作階段2

1.2.2早期批處理3

1.2.3多道程序系統(tǒng)5

1.2.4分時操作系統(tǒng)6

1.2.5實時操作系統(tǒng)6

1.2.6通用操作系統(tǒng)7

1.2.7操作系統(tǒng)的進一步發(fā)展7

1.3操作系統(tǒng)的基本類型8

1.3.1批處理操作系統(tǒng)8

1.3.2分時系統(tǒng)9

1.3.3實時系統(tǒng)9

1.3.4通用操作系統(tǒng)10

1.3.5個人計算機上的操作系統(tǒng)10

1.3.6網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)10

1.3.7分布式操作系統(tǒng)11

1.4操作系統(tǒng)功能11

1.4.1處理機管理12

1.4.2存儲管理12

1.4.3設(shè)備管理12

1.4.4信息管理(文件系統(tǒng)管理)12

1.4.5用戶接口13

1.5計算機硬件簡介13

1.5.1計算機的基本硬件元素13

1.5.2與操作系統(tǒng)相關(guān)的幾種主要寄存器14

1.5.3存儲器的訪問速度15

1.5.4指令的執(zhí)行與中斷15

1.5.5操作系統(tǒng)的啟動16

1.6算法的描述16

1.7研究操作系統(tǒng)的幾種觀點17

1.7.1計算機資源管理者的觀點18

1.7.2用戶界面的觀點18

1.7.3進程管理的觀點18

本章小結(jié)18

習(xí)題19

第2章操作系統(tǒng)用戶界面20

2.1簡介20

2.2一般用戶的輸入輸出界面21

2.2.1作業(yè)的定義21

2.2.2作業(yè)組織21

2.2.3一般用戶的輸入輸出方式22

2.3命令控制界面24

2.4Linux與Windows的命令控制界面25

2.4.1Linux的命令控制界面25

2.4.2Windows的命令控制界面27

2.5系統(tǒng)調(diào)用29

2.6Linux和Windows的系統(tǒng)調(diào)用31

2.6.1Linux系統(tǒng)調(diào)用31

2.6.2Windows系統(tǒng)調(diào)用32

本章小結(jié)33

習(xí)題34

第3章進程管理35

3.1進程的概念35

3.1.1程序的并發(fā)執(zhí)行35

3.1.2進程的定義39

3.2進程的描述39

3.2.1進程控制塊40

3.2.2進程上下文41

3.2.3進程上下文切換43

3.2.4進程空間與大小43

3.3進程狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換44

3.3.1進程狀態(tài)44

3.3.2進程狀態(tài)轉(zhuǎn)換44

3.4進程控制45

3.4.1進程創(chuàng)建與撤銷45

3.4.2進程的阻塞與喚醒47

3.5進程互斥47

3.5.1資源共享所引起的制約47

3.5.2互斥的加鎖實現(xiàn)50

3.5.3信號量和P、V原語51

3.5.4用P、V原語實現(xiàn)進程互斥54

3.6進程同步55

3.6.1同步的概念55

3.6.2私用信號量56

3.6.3用P、V原語操作實現(xiàn)同步57

3.6.4生產(chǎn)者消費者問題58

3.7進程通信59

3.7.1進程的通信方式59

3.7.2消息緩沖機制60

3.7.3郵箱通信61

3.7.4進程通信的實例——和控制臺的通信62

3.7.5進程通信的實例——管道66

3.8死鎖問題69

3.8.1死鎖的概念69

3.8.2死鎖的消除方法70

3.9線程的概念71

3.9.1為什么要引入線程71

3.9.2線程的基本概念72

3.9.3線程與進程的區(qū)別72

3.9.4線程的適用范圍73

3.10線程分類與執(zhí)行74

3.10.1線程的分類74

3.10.2線程的執(zhí)行特性76

本章小結(jié)77

習(xí)題77

第4章處理機調(diào)度79

4.1分級調(diào)度79

4.1.1作業(yè)的狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換79

4.1.2調(diào)度的層次80

4.1.3作業(yè)與進程的關(guān)系81

4.2作業(yè)調(diào)度81

4.2.1作業(yè)調(diào)度功能81

4.2.2作業(yè)調(diào)度目標與性能衡量82

4.3進程調(diào)度84

4.3.1進程調(diào)度的功能84

4.3.2進程調(diào)度的時機85

4.3.3進程調(diào)度性能評價86

4.4調(diào)度算法86

4.5算法評價90

4.5.1FCFS方式的調(diào)度性能分析90

4.5.2輪轉(zhuǎn)法調(diào)度性能評價93

4.5.3線性優(yōu)先級法的調(diào)度性能94

4.6實時系統(tǒng)調(diào)度方法95

4.6.1實時系統(tǒng)的特點95

4.6.2實時調(diào)度算法的分類97

4.6.3時限調(diào)度算法與頻率單調(diào)調(diào)度算法97

本章小結(jié)99

習(xí)題99

第5章存儲管理101

5.1存儲管理的功能101

5.1.1虛擬存儲器101

5.1.2地址變換102

5.1.3內(nèi)外存數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂?04

5.1.4內(nèi)存的分配與回收104

5.1.5內(nèi)存信息的共享與保護105

5.2分區(qū)存儲管理106

5.2.1分區(qū)管理基本原理106

5.2.2分區(qū)的分配與回收108

5.2.3有關(guān)分區(qū)管理其他問題的討論111

5.3覆蓋與交換技術(shù)112

5.3.1覆蓋技術(shù)112

5.3.2交換技術(shù)113

5.4頁式管理115

5.4.1頁式管理的基本原理115

5.4.2靜態(tài)頁面管理115

5.4.3動態(tài)頁式管理118

5.4.4請求頁式管理中的置換算法120

5.4.5存儲保護123

5.4.6頁式管理的優(yōu)缺點123

5.5段式與段頁式管理124

5.5.1段式管理的基本思想124

5.5.2段式管理的實現(xiàn)原理124

5.5.3段式管理的優(yōu)缺點128

5.5.4段頁式管理的基本思想129

5.5.5段頁式管理的實現(xiàn)原理129

5.6局部性原理和抖動問題131

本章小結(jié)134

習(xí)題134第6章進程與存儲管理示例136

6.1Linux進程和存儲管理簡介136

6.2Linux進程結(jié)構(gòu)139

6.2.1進程的概念139

6.2.2進程的虛擬地址結(jié)構(gòu)140

6.2.3進程上下文141

6.2.4進程的狀態(tài)和狀態(tài)轉(zhuǎn)換143

6.2.5小結(jié)145

6.3Linux進程控制145

6.3.1Linux啟動及進程樹的形成145

6.3.2進程控制146

6.4Linux進程調(diào)度149

6.5Linux進程通信152

6.5.1Linux的低級通信152

6.5.2進程間通信153

6.6Linux存儲管理161

6.6.1虛存空間和管理161

6.6.2請求調(diào)頁技術(shù)163

本章小結(jié)165

習(xí)題166

第7章Windows的進程與內(nèi)存管理167

7.1Windows NT的特點及相關(guān)的概念167

7.1.1Windows NT體系結(jié)構(gòu)的特點167

7.1.2Windows的管理機制168

7.2Windows進程和線程169

7.2.1Windows的進程和線程的定義170

7.2.2進程和線程的關(guān)聯(lián)170

7.2.3Windows進程的結(jié)構(gòu)170

7.2.4Windows線程的結(jié)構(gòu)171

7.2.5Windows進程和線程的創(chuàng)建172

7.3Windows處理器調(diào)度機制173

7.3.1調(diào)度優(yōu)先級174

7.3.2線程狀態(tài)174

7.3.3線程調(diào)度機制175

7.4Windows的內(nèi)存管理176

7.4.1內(nèi)存管理器177

7.4.2內(nèi)存管理的機制177

7.5虛擬地址空間178

7.5.1虛擬地址空間布局178

7.5.2虛擬地址轉(zhuǎn)換179

7.6頁面調(diào)度181

7.6.1缺頁處理181

7.6.2工作集及頁面調(diào)度策略182

7.6.3頁框號和物理內(nèi)存管理182

本章小結(jié)183

習(xí)題184

第8章文件系統(tǒng)185

8.1文件系統(tǒng)的概念185

8.2文件的邏輯結(jié)構(gòu)與存取方法187

8.2.1邏輯結(jié)構(gòu)187

8.2.2存取方法189

8.3文件的物理結(jié)構(gòu)與存儲設(shè)備191

8.3.1文件的物理結(jié)構(gòu)192

8.3.2文件存儲設(shè)備194

8.4文件存儲空間管理195

8.5文件目錄管理197

8.5.1文件的組成198

8.5.2文件目錄198

8.5.3便于共享的文件目錄200

8.5.4目錄管理201

8.6文件存取控制203

8.7文件的使用205

8.8文件系統(tǒng)的層次模型205

本章小結(jié)207

習(xí)題208

第9章設(shè)備管理210

9.1引言210

9.1.1設(shè)備的類別210

9.1.2設(shè)備管理的功能和任務(wù)211

9.2數(shù)據(jù)傳送控制方式212

9.2.1程序直接控制方式212

9.2.2中斷方式213

9.2.3DMA方式215

9.2.4通道控制方式217

9.3中斷技術(shù)219

9.3.1中斷的基本概念219

9.3.2中斷的分類與優(yōu)先級219

9.3.3軟中斷220

9.3.4中斷處理過程220

9.4緩沖技術(shù)222

9.4.1緩沖的引入222

9.4.2緩沖的種類222

9.4.3緩沖池的管理223

9.5設(shè)備分配225

9.5.1設(shè)備分配用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)225

9.5.2設(shè)備分配的原則227

9.5.3設(shè)備分配算法228

9.6I/O進程控制228

9.6.1I/O控制的引入228

9.6.2I/O控制的功能228

9.6.3I/O控制的實現(xiàn)229

9.7設(shè)備驅(qū)動程序230

本章小結(jié)230

習(xí)題231

第10章Linux文件系統(tǒng)233

10.1Linux文件系統(tǒng)的特點與文件類別233

10.1.1特點233

10.1.2文件類型234

10.2Linux的虛擬文件系統(tǒng)235

10.2.1虛擬文件系統(tǒng)框架235

10.2.2Linux虛擬文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)235

10.2.3VFS的系統(tǒng)調(diào)用241

10.3文件系統(tǒng)的注冊和掛裝242

10.3.1文件系統(tǒng)注冊242

10.3.2已掛裝文件系統(tǒng)描述符鏈表243

10.3.3掛裝根文件系統(tǒng)244

10.3.4掛裝一般文件系統(tǒng)245

10.3.5卸載文件系統(tǒng)246

10.4進程與文件系統(tǒng)的聯(lián)系246

10.4.1系統(tǒng)打開文件表246

10.4.2用戶打開文件表246

10.4.3進程的當前目錄和根目錄247

10.5ext2文件系統(tǒng)247

10.5.1ext2文件系統(tǒng)的存儲結(jié)構(gòu)247

10.5.2ext2文件系統(tǒng)主要的磁盤數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)248

10.5.3ext2文件系統(tǒng)的內(nèi)存數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)251

10.5.4數(shù)據(jù)塊尋址252

10.6塊設(shè)備驅(qū)動253

10.6.1設(shè)備配置253

10.6.2設(shè)備驅(qū)動程序的接口254

10.7字符設(shè)備驅(qū)動255

本章小結(jié)256

習(xí)題257

第11章Windows的設(shè)備管理和文件系統(tǒng)258

11.1Windows I/O系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)258

11.1.1設(shè)計目標258

11.1.2設(shè)備管理服務(wù)258

11.2設(shè)備驅(qū)動程序和I/O處理259

11.2.1設(shè)備驅(qū)動類型和結(jié)構(gòu)260

11.2.2Windows的I/O處理260

11.3Windows的文件系統(tǒng)262

11.3.1Windows磁盤管理263

11.3.2Windows文件系統(tǒng)格式263

11.3.3Windows文件系統(tǒng)驅(qū)動264

11.4NTFS文件系統(tǒng)264

11.4.1NTFS的特點264

11.4.2NTFS的磁盤結(jié)構(gòu)265

11.4.3NTFS的文件系統(tǒng)恢復(fù)266

本章小結(jié)267

習(xí)題268

第12章嵌入式操作系統(tǒng)簡介269

12.1嵌入式操作系統(tǒng)的總體架構(gòu)269

12.1.1嵌入式操作系統(tǒng)特點及分類269

12.1.2嵌入式操作系統(tǒng)的總體架構(gòu)270

12.2嵌入式操作系統(tǒng)的任務(wù)管理273

12.2.1多任務(wù)機制273

12.2.2任務(wù)狀態(tài)和任務(wù)狀態(tài)遷移274

12.2.3任務(wù)調(diào)度275

12.2.4任務(wù)間通信276

12.2.5VxWorks任務(wù)管理278

12.3內(nèi)存管理281

12.3.1動態(tài)內(nèi)存管理機制282

12.3.2VxWorks動態(tài)內(nèi)存管理函數(shù)282

12.3.3虛擬內(nèi)存管理機制283

12.3.4VxWorks虛擬內(nèi)存管理284

12.4設(shè)備管理與文件系統(tǒng)285

12.4.1I/O系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)285

12.4.2實時內(nèi)核的中斷管理286

12.4.3基本I/O操作流程287

12.4.4VxWorks的I/O接口287

12.4.5文件系統(tǒng)架構(gòu)及操作288

12.4.6VxWorks文件系統(tǒng)289

12.5嵌入式操作系統(tǒng)的開發(fā)290

12.5.1集成開發(fā)環(huán)境Tornado291

12.5.2VxWorks的交叉編譯開發(fā)環(huán)境294

12.5.3實例開發(fā)的設(shè)計與實現(xiàn)過程296

本章小結(jié)297

習(xí)題298

參考文獻299

總結(jié)

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