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目录1

第1章　概论1

1.1　计算机与操作系统1

1.1.1　计算机发展简介1

1.1.2　操作系统的发展4

1.1.3　存储程序式计算机的结构和特点19

1.2　操作系统的基本概念21

1.2.1 操作系统的定义及其在计算机系统中的地位21

1.2.2　操作系统的功能23

1.2.3　操作系统的特性及其应解决的基本问题25

1.3　操作系统的整体框架27

1.3.1　计算机系统的层次划分28

1.3.2　操作系统提供抽象的计算环境30

1.3.3　操作系统的总体结构31

1.3.4　支撑操作系统的知识框架41

1.4　从不同角度刻画操作系统42

1.4.1 用户观点42

1.4.2　资源管理观点42

1.4.3　进程观点44

1.4.4　模块分层观点45

1.5　安全操作系统46

1.5.1 主要的安全评价准则46

1.5.2　可信计算机系统安全评价准则TCSEC48

1.5.3　安全标准应用分析50

1.6　小结51

1.7 习题52

2.1　概述53

2.1.1 系统调用53

第2章　操作系统接口53

2.1.2　shell命令及其解释程序58

2.2　Linux的安装67

2.2.1　安装前的准备67

2.2.2　建立硬盘分区68

2.2.3　安装类型69

2.2.4　安装过程70

2.2.5　操作系统的安装概念70

2.3　Linux的使用71

2.3.1　使用常识71

2.3.2　文件操作命令72

2.3.3　文本编辑命令80

2.3.4　shell的特殊字符82

2.3.5　进程控制命令86

2.3.6　网络配置和网络应用工具88

2.3.7　联机帮助92

2.4　系统管理92

2.4.1 超级用户93

2.4.2　用户和用户组管理93

2.4.3　文件系统管理95

2.4.4　Linux源代码文件安置的目录结构99

2.5　小结100

2.6　习题100

第3章　进程机制与并发程序设计101

3.1　概述101

3.2　进程的基本概念102

3.2.1　计算机执行程序的最基本的方式——单道程序的执行102

3.2.2　多个程序驻留内存——多个程序依次顺序执行102

3.2.3　进程的概念和结构——多个程序并发执行102

3.2.4　进程的定义105

3.3.1　进程的状态及状态变化图107

3.3　进程的状态和进程控制块107

3.3.2　进程控制块109

3.4　进程控制110

3.4.1　原语110

3.4.2　进程控制原语111

3.5　线程的基本概念112

3.5.1　线程的引入112

3.5.2　线程与进程的比较113

3.6　进程调度114

3.6.1　进程调度的职能114

3.6.2　进程调度算法115

3.6.3　调度时的进程状态图117

3.7.1 临界资源和临界区118

3.7　进程通信118

3.7.2　进程的通信方式之一——同步与互斥119

3.7.3　两上经典的同步／互斥问题122

3.7.4　结构化的同步／互斥机制——管程124

3.7.5　进程的通信方式之二——消息缓冲126

3.8　死锁128

3.8.1　死锁原因和必要条件128

3.8.2　预防死锁130

3.8.3　发现死锁132

3.8.4　解除死锁133

3.9　Linux中的进程134

3.9.1　Linux进程控制块PCB简介134

3.9.2　进程的创建140

3.9.3　进程调度142

3.9.4　进程的退出与消亡144

3.9.5　相关的系统调用145

3.9.6　信号147

3.9.7　信号量与PV操作148

3.9.8 等待队列149

3.9.9　管道150

3.9.10　Linux内核体系结构151

3.10　并发程序设计实例152

3.11　小结154

3.12　习题154

第4章　存储管理156

4.1　概述156

4.2　分区式存储管理157

4.2.1　地址重定位157

4.2.2 固定式分区和可变式分区159

4.2.3　覆盖与交换技术164

4.3　分页式存储管理165

4.3.1　虚拟存储器166

4.3.2　分页式存储管理的实现方法166

4.3.3　页表和快表170

4.3.4　页面交换172

4.3.5　页式存储管理的保护措施174

4.3.6　工作集模型175

4.4　分段存储管理177

4.4.1　分段存储管理的特点177

4.4.2　段式地址变换177

4.4.3　扩充段表功能178

4.5　段页式存储管理179

4.6　用户编程中的内存管理实例分析181

4.7.1 基本思想183

4.7.2　Linux中的页表183

4.7　Linux内存管理概述183

4.7.3 内存页的分配和释放184

4.7.4　内存映射和需求分页186

4.7.5　内存交换187

4.7.6　页目录和页表的数据结构表示187

4.8　小结189

4.9　习题189

第5章　输入／输出系统190

5.1 概述191

5.2　输入／输出硬件193

5.2.1　输入／输出设备193

5.2.2　设备控制器196

5.2.3　通道197

5.2.4　存储器直接存取（DMA）设备198

5.3.1　输入／输出软件的作用199

5.3　输入／输出软件199

5.3.2　数据传送控制方式200

5.3.3　中断处理技术206

5.3.4　设备驱动程序209

5.3.5　与设备无关的I/O软件210

5.3.6　用户层的输入／输出软件210

5.3.7　设备分配211

5.3.8　I/O进程控制213

5.3.9　缓冲技术216

5.4　Linux输入／输出系统概述219

5.4.1　Linux输入／输出的过程概述219

5.4.2　Linux设备管理基础220

5.4.3　Linux的中断处理224

5.4.4　设备驱动程序的框架225

5.4.5　并口打印设备驱动程序227

5.4.6　Linux输入／输出实现层次及数据结构230

5.5　小结231

5.6　习题232

第6章　文件系统234

6.1　概述234

6.2　文件235

6.2.1　文件的概念235

6.2.2　文件的分类235

6.2.3　文件的操作236

6.2.4　文件的转储和恢复236

6.3 目录237

6.3.1　目录的概念237

6.3.2　目录的层次结构238

6.4.1　文件系统的概念239

6.4　文件系统239

6.3.3 目录的操作239

6.4.2　文件系统的功能240

6.4.3　文件系统的组成240

6.5　文件系统的实现241

6.5.1 实现文件241

6.5.2　实现目录251

6.5.3　磁盘空间管理254

6.5.4　文件系统的结构和工作流程255

6.6　文件系统的安全性和保护机制258

6.6.1　文件存取控制矩阵259

6.6.2　文件存取控制表259

6.6.3　用户权限表260

6.6.4　文件口令260

6.7.1　虚拟文件系统261

6.7　Linux文件系统261

6.6.5　文件加密261

6.7.2　ext2文件系统267

6.7.3　Linux文件系统管理271

6.7.4　Linux系统调用273

6.7.5　Linux文件系统的数据结构280

6.8　小结282

6.9　习题283

第7章　磁盘存储管理284

7.1　概述284

7.2　磁盘结构284

7.2.1　磁盘设备284

7.2.2　磁盘种类285

7.2.3　磁盘访问时间285

7.3　磁盘调度286

7.3.3　各种扫描算法287

7.3.1　先来先服务FCFS算法287

7.3.2　最短寻道时间优先SSTF287

7.3.4　磁盘调度算法的选择289

7.4　磁盘格式化289

7.5　廉价冗余磁盘阵列290

7.5.1　利用冗余技术提高可靠性290

7.5.2　利用并行提高性能291

7.5.3　RAID层次292

7.6　高速缓存管理293

7.6.1　磁盘高速缓存的形式293

7.6.2　数据交付293

7.6.3　置换算法293

7.6.4　周期性写回磁盘294

7.6.5　提高磁盘I/O速度的其他方法295

7.8　小结296

7.7　存储可靠性的实现296

7.9　习题297

第8章　多机系统与实时系统298

8.1　多处理机系统298

8.1.1　硬件结构298

8.1.2　多处理机操作系统300

8.2　网络与网络操作系统305

8.2.1　网络硬件概念305

8.2.2　网络软件概念308

8.2.3　网络操作系统311

8.3　分布式操作系统313

8.3.1　分布式操作系统的通信机制314

8.3.2　分布式系统中的互斥315

8.3.3　分布式系统中的死锁316

8.4　集群系统（Cluster）317

8.3.4　分布式系统中的进程管理317

8.4.1　集群系统的分类318

8.4.2　集群作业管理技术319

8.4.3　集群作业管理软件例——LSF319

8.5　实时操作系统324

8.5.1　什么是实时操作系统324

8.5.2　实时操作系统325

8.5.3　RTLinux的实现原理328

8.6　小结329

8.7　习题329

附录A　实验330

附录B　Linux常用命令336

附录C　实时系统、集群、网格和Agent工具简介349

参考文献373