操作系統

目錄

 

 

第1章操作系統概述1

1.1計算機系統組織1

1.1.1計算機系統的組成1

1.1.2計算機硬件2

1.1.3計算機軟件2

1.2操作系統的基本概念3

1.2.1操作系統的地位3

1.2.2操作系統的目標4

1.2.3操作系統的特征4

1.2.4操作系統的資源管理5

1.2.5操作系統的功能6

1.2.6操作系統的接口8

1.3操作系統的發展及分類10

1.3.1操作系統的發展歷史10

1.3.2操作系統的基本類型12

1.3.3操作系統的進一步發展13

1.4程序運行環境14

1.4.1CPU運行模式14

1.4.2中斷和異常的處理15

1.5操作系統的結構16

1.5.1分層16

1.5.2模塊化17

1.5.3宏內核18

1.5.4微內核19

1.5.5外核21

1.6操作系統的引導22

1.6.1引導過程22

1.6.2引導方式23操作系統目錄

1.6.3引導的安全性23

1.7虛擬機24

1.8小結25

習題126

拓展閱讀國產操作系統發展歷程30第2章處理器管理35

2.1進程35

2.1.1進程的基本概念35

2.1.2進程的狀態與轉換36

2.1.3進程映像及進程上下文39

2.1.4進程控制41

2.2處理器調度43

2.2.1處理器調度概述43

2.2.2作業管理機制46

2.2.3切換機制48

2.2.4單處理器調度算法50

2.2.5多處理器調度58

2.3進程通信60

2.3.1信號61

2.3.2共享內存62

2.3.3管道64

2.3.4消息傳遞66

2.4線程68

2.4.1線程的基本概念68

2.4.2線程的狀態與轉換69

2.4.3線程的實現69

2.4.4線程的組織與控制72

2.5小結73

習題274

拓展閱讀國產處理器的自主創新之路與時代使命84第3章進程同步91

3.1同步與互斥的基本概念91

3.1.1程序順序執行91

3.1.2程序並發執行93

3.1.3進程同步94

3.1.4臨界區與臨界資源95

3.2基本實現方法96

3.2.1軟件方法96

3.2.2硬件方法98

3.3信號量機制100

3.3.1信號量100

3.3.2信號量的應用101

3.4經典同步問題103

3.4.1生產者消費者問題103

3.4.2哲學家進餐問題105

3.4.3讀者寫者問題107

3.4.4睡眠理發師問題109

3.5管程110

3.5.1管程的概念110

3.5.2管程在進程同步中的應用112

3.6小結114

習題3116

拓展閱讀龍芯為“中國芯”鑄魂的十年長征127第4章死鎖131

4.1死鎖概述131

4.1.1死鎖的定義131

4.1.2死鎖的根本原因132

4.1.3死鎖的危害133

4.1.4死鎖的必要條件134

4.1.5資源分配圖134

4.2死鎖的處理策略135

4.2.1鴕鳥策略135

4.2.2死鎖預防135

4.2.3死鎖避免136

4.2.4死鎖檢測與解除144

4.3小結147

習題4147

拓展閱讀RISCV架構在中國的自主創新之路154第5章存儲管理159

5.1存儲管理基礎159

5.1.1存儲管理的基本概念159

5.1.2存儲管理的功能161

5.1.3程序的鏈接與裝入162

5.1.4程序運行時的內存映像與地址空間163

5.2連續存儲管理163

5.2.1單一連續分區163

5.2.2固定分區164

5.2.3可變分區166

5.2.4夥伴系統171

5.2.5解決內存不足的技術173

5.3分頁存儲管理175

5.3.1分頁存儲管理的基本原理175

5.3.2快表180

5.3.3多級頁表182

5.3.4倒置頁表182

5.4分段存儲管理184

5.5段頁式存儲管理186

5.6小結187

習題5189

拓展閱讀國產存儲器的自主創新之路199第6章虛擬存儲203

6.1虛擬存儲的基本原理203

6.2請求分頁的存儲管理205

6.2.1請求分頁的基本概念205

6.2.2請求分頁的基本原理206

6.3請求分頁存儲管理性能的影響因素208

6.3.1頁面大小208

6.3.2頁面裝入和清除策略210

6.3.3頁框分配和頁面替換策略211

6.3.4頁面交換區213

6.3.5寫時復制214

6.3.6內存映射文件214

6.4頁面替換算法215

6.4.1缺頁率的影響因素215

6.4.2經典頁面替換算法217

6.4.3局部頁面替換算法223

6.5請求分段存儲管理225

6.6請求段頁式存儲管理227

6.7小結228

習題6229

拓展閱讀國產超算的自主創新征程244第7章設備管理247

7.1設備管理概述247

7.1.1設備管理的功能247

7.1.2設備的分類247

7.2I/O硬件248

7.2.1設備控制器248

7.2.2I/O端口250

7.2.3I/O控制方式251

7.3I/O軟件254

7.3.1用戶層軟件254

7.3.2設備獨立性軟件255

7.3.3設備驅動程序255

7.3.4中斷處理程序256

7.3.5I/O應用程序接口257

7.4緩沖區管理258

7.4.1緩沖的引入259

7.4.2緩沖區的設置259

7.4.3磁盤高速緩存262

7.5設備分配與回收263

7.5.1設備分配中的數據結構263

7.5.2設備分配的影響因素264

7.5.3設備分配流程265

7.5.4SPOOLing技術266

7.6外存管理268

7.6.1磁盤管理268

7.6.2提高磁盤I/O速度的方法278

7.6.3固態硬盤279

7.6.4獨立磁盤冗余陣列281

7.7小結284

習題7285

拓展閱讀在“缺芯少屏”的峽谷上架起“中國橋”293第8章文件管理297

8.1文件管理概述297

8.1.1文件的基本概念297

8.1.2文件的分類299

8.2文件目錄300

8.2.1文件目錄和目錄文件300

8.2.2文件目錄的組織302

8.2.3文件檢索304

8.2.4目錄操作305

8.2.5硬鏈接和軟鏈接306

8.3文件操作307

8.3.1打開或創建文件308

8.3.2文件讀取310

8.3.3文件寫入311

8.3.4文件關閉311

8.4文件共享、保護與保密312

8.5文件結構313

8.5.1文件邏輯結構313

8.5.2文件物理結構314

8.6文件系統318

8.6.1文件系統的層次結構318

8.6.2文件系統的外存與內存結構319

8.6.3外存空閑空間管理方法321

8.6.4虛擬文件系統323

8.6.5文件系統掛載324

8.7小結325

習題8326

拓展閱讀鴻蒙操作系統的自主創新之路334參考文獻338