計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)

目　錄

第1章　操作系統(tǒng)概述　1
1.1　操作系統(tǒng)的定義　2
1.2　操作系統(tǒng)的功能及服務(wù)對(duì)象　3
1.2.1　操作系統(tǒng)的主要功能　3
1.2.2　操作系統(tǒng)的服務(wù)對(duì)象　7
1.3　操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)　8
1.3.1　操作系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)　8
1.3.2　操作系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)　9
1.3.3　操作系統(tǒng)的微內(nèi)核結(jié)構(gòu)　10
1.4　操作系統(tǒng)的發(fā)展過程　11
1.5　操作系統(tǒng)的分類　13
1.5.1　單道批處理系統(tǒng)　13
1.5.2　多道批處理系統(tǒng)　14
1.5.3　分時(shí)操作系統(tǒng)　15
1.5.4　實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)　16
1.5.5　網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)　17
1.5.6　分布式操作系統(tǒng)　19
1.5.7　嵌入式操作系統(tǒng)　21
1.5.8　操作系統(tǒng)的基本特性　22
習(xí)題　24

第2章　進(jìn)程和線程　26
2.1　進(jìn)程的基本概念　26
2.1.1　程序的順序執(zhí)行及其特征　26
2.1.2　前趨圖　27
2.1.3　程序并發(fā)執(zhí)行和特征　28
2.1.4　進(jìn)程的定義、特征與狀態(tài)　28
2.2　進(jìn)程的管理　32
2.2.1　進(jìn)程控制塊PCB簡(jiǎn)介　33
2.2.2　進(jìn)程的調(diào)度　37
2.2.3　進(jìn)程的同步與互斥　40
2.2.4　進(jìn)程的通信　50
2.3　線程的定義　55
2.3.1　線程的引入　55
2.3.2　線程的屬性　56
2.3.3　什么是“超線程”　58
習(xí)題　61

第3章　處理機(jī)的調(diào)度與死鎖　62
3.1　處理機(jī)調(diào)度的基本概念及設(shè)計(jì)原則　62
3.2　常用的幾種調(diào)度方式　63
3.2.1　高級(jí)調(diào)度　63
3.2.2　中級(jí)調(diào)度　63
3.2.3　低級(jí)調(diào)度　64
3.2.4　進(jìn)程調(diào)度的功能　64
3.2.5　引起進(jìn)程調(diào)度的原因　65
3.3　幾種常用的調(diào)度隊(duì)列模型　65
3.3.1　僅有低級(jí)調(diào)度的調(diào)度隊(duì)列模型　65
3.3.2　具有高級(jí)和低級(jí)調(diào)度的調(diào)度隊(duì)列模型　66
3.3.3　同時(shí)具有三級(jí)調(diào)度的調(diào)度隊(duì)列模型　67
3.4　調(diào)度算法的若干準(zhǔn)則　68
3.5　常用的調(diào)度算法　69
3.5.1　先來先服務(wù)調(diào)度算法　69
3.5.2　短作業(yè)(進(jìn)程)優(yōu)先調(diào)度算法　70
3.5.3　高優(yōu)先權(quán)優(yōu)先調(diào)度算法　70
3.5.4　基于時(shí)間片的輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法　72
3.6　多處理機(jī)的調(diào)度　73
3.6.1　多處理機(jī)的類型　73
3.6.2　多處理機(jī)系統(tǒng)中的進(jìn)程分配方式　74
3.6.3　多處理機(jī)系統(tǒng)中的進(jìn)程(線程)調(diào)度方式　74
3.7　產(chǎn)生死鎖的原因與必要條件　77
3.7.1　產(chǎn)生死鎖的原因　77
3.7.2　產(chǎn)生死鎖的必要條件　78
3.7.3　預(yù)防死鎖的基本方法　78
3.7.4　系統(tǒng)運(yùn)行的安全狀態(tài)　79
3.7.5　利用銀行家算法避免死鎖　80
習(xí)題　84

第4章　存儲(chǔ)管理　85
4.1　存儲(chǔ)器的組成　85
4.2　存儲(chǔ)管理的功能　86
4.2.1　內(nèi)存分配與回收　86
4.2.2　內(nèi)存共享保護(hù)　87
4.2.3　地址映射　88
4.2.4　內(nèi)存擴(kuò)充　88
4.3　什么是重定位　88
4.3.1　名字空間　88
4.3.2　邏輯地址空間　88
4.3.3　內(nèi)存存儲(chǔ)空間　89
4.3.4　地址重定位　90
4.4　存儲(chǔ)空間的劃分　92
4.4.1　單一連續(xù)分配　92
4.4.2　固定分區(qū)分配　92
4.4.3　動(dòng)態(tài)分區(qū)分配　94
4.4.4　可重定位分區(qū)分配　96
4.4.5　分區(qū)保護(hù)　97
4.5　覆蓋技術(shù)　98
4.6　交換技術(shù)　98
4.7　分頁存儲(chǔ)管理　99
4.7.1　頁表　99
4.7.2　分頁的地址變換　100
4.7.3　兩級(jí)頁表及多級(jí)頁表　102
4.8　分段存儲(chǔ)管理　103
4.8.1　段表　103
4.8.2　分段的地址變換　104
4.9　段頁式存儲(chǔ)管理　105
4.10　虛擬存儲(chǔ)管理　106
4.10.1　什么是虛擬存儲(chǔ)　106
4.10.2　請(qǐng)求分頁存儲(chǔ)管理　107
4.10.3　頁面置換算法　109
4.10.4　請(qǐng)求式分段存儲(chǔ)管理　111
習(xí)題　112

第5章　輸入、輸出設(shè)備管理　114
5.1　設(shè)備管理概述　114
5.1.1　設(shè)備的分類　114
5.1.2　設(shè)備管理的任務(wù)和功能　115
5.2　設(shè)備控制器　115
5.2.1　設(shè)備控制器的功能　116
5.2.2　設(shè)備控制器的組成　116
5.3　輸入、輸出的控制方式　117
5.3.1　程序直接控制方式　117
5.3.2　中斷控制方式　118
5.3.3　DMA控制方式　118
5.4　中斷技術(shù)　120
5.4.1　中斷的基本概念　120
5.4.2　中斷的分類和優(yōu)先級(jí)　120
5.4.3　中斷處理的過程　121
5.5　緩沖技術(shù)　121
5.5.1　緩沖的引入　121
5.5.2　緩沖的種類　122
5.6　設(shè)備分配技術(shù)　125
5.6.1　設(shè)備分配中的數(shù)據(jù)表　125
5.6.2　設(shè)備分配策略　126
5.6.3　設(shè)備分配程序　127
5.7　SPOOLing技術(shù)　128
5.7.1　什么是SPOOLing　128
5.7.2　SPOOLing系統(tǒng)的組成　128
5.7.3　SPOOLing系統(tǒng)的特點(diǎn)　129
習(xí)題　129

第6章　文件管理　131
6.1　文件系統(tǒng)概述　131
6.1.1　文件和文件系統(tǒng)　131
6.1.2　文件的類型和屬性　132
6.1.3　文件系統(tǒng)的基本功能　133
6.2　文件結(jié)構(gòu)與存儲(chǔ)設(shè)備　133
6.2.1　文件的邏輯結(jié)構(gòu)　133
6.2.2　文件的物理結(jié)構(gòu)　134
6.2.3　文件的存取方式　136
6.2.4　文件的存儲(chǔ)設(shè)備　137
6.3　文件存儲(chǔ)空間的管理　138
6.3.1　外存的主要技術(shù)參數(shù)　138
6.3.2　空閑塊的管理　138
6.3.3　空閑塊的分配策略　140
6.4　文件目錄的管理　140
6.4.1　文件目錄　140
6.4.2　單級(jí)目錄結(jié)構(gòu)　141
6.4.3　二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)　141
6.4.4　多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)　142
6.5　文件的共享與保護(hù)　143
6.5.1　文件的共享　144
6.5.2　文件的保護(hù)　145
習(xí)題　146

第7章　操作系統(tǒng)接口　148
7.1　命令接口　148
7.1.1　聯(lián)機(jī)命令的類型　148
7.1.2　鍵盤終端處理程序　149
7.1.3　命令解釋程序　150
7.2　程序接口　151
7.2.1　系統(tǒng)調(diào)用的類型　152
7.2.2　系統(tǒng)調(diào)用的執(zhí)行步驟　153
7.2.3　主程序被中斷時(shí)的環(huán)境保護(hù)　155
7.3　圖形用戶接口　156
習(xí)題　158

第8章　UNIX操作系統(tǒng)　159
8.1　UNIX操作系統(tǒng)概述　159
8.1.1　UNIX操作系統(tǒng)的發(fā)展過程　159
8.1.2　UNIX操作系統(tǒng)的主要版本　161
8.1.3　UNIX操作系統(tǒng)的特征　161
8.1.4　UNIX操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)　162
8.1.5　UNIX操作系統(tǒng)的啟動(dòng)流程　163
8.1.6　UNIX操作系統(tǒng)用戶和職責(zé)的劃分　167
8.1.7　UNIX操作系統(tǒng)的運(yùn)行示意圖　168
8.1.8　UNIX操作系統(tǒng)用戶的登錄與退出　168
8.2　UNIX操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)和文件　170
8.2.1　磁盤組織　170
8.2.2　文件系統(tǒng)　170
8.2.3　UNIX操作系統(tǒng)的文件類型　172
8.2.4　文件名和路徑名　177
8.2.5　文件和目錄的層次結(jié)構(gòu)　178
8.3　進(jìn)程的描述和控制　179
8.3.1　進(jìn)程的PCB　179
8.3.2　進(jìn)程的狀態(tài)與進(jìn)程映射　181
8.3.3　進(jìn)程控制　182
8.3.4　進(jìn)程調(diào)度與切換　184
8.4　進(jìn)程同步與通信　186
8.4.1　sleep與wakeup同步機(jī)制　186
8.4.2　信號(hào)機(jī)制　187
8.4.3　管道機(jī)制　187
8.5　存儲(chǔ)器管理　188
8.5.1　請(qǐng)求調(diào)頁管理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)　188
8.5.2　換頁進(jìn)程　190
8.5.3　請(qǐng)求調(diào)頁　190
8.6　Linux操作系統(tǒng)簡(jiǎn)述　190
8.6.1　Linux內(nèi)核　191
8.6.2　Linux內(nèi)核定義的常量　194
8.6.3　Linux編程　196
習(xí)題　206

第9章　計(jì)算機(jī)系統(tǒng)安全　207
9.1　計(jì)算機(jī)系統(tǒng)安全的基本概念　207
9.2　計(jì)算機(jī)系統(tǒng)安全的內(nèi)容和性質(zhì)　207
9.3　系統(tǒng)安全的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則　208
9.4　現(xiàn)代數(shù)據(jù)加密技術(shù)　209
9.5　信息的認(rèn)證技術(shù)　211
9.6　信息的訪問技術(shù)　212
9.7　防火墻　212
9.7.1　包過濾防火墻　212
9.7.2　代理服務(wù)器　213
9.7.3　規(guī)則檢查防火墻　214
9.8　Windows操作系統(tǒng)的安全隱患　214
9.9　DES簡(jiǎn)介　214
習(xí)題　217

第10章　云計(jì)算　218
10.1　云計(jì)算的概念　218
10.2　云計(jì)算的關(guān)鍵技術(shù)　222
10.3　云計(jì)算安全管理平臺(tái)的主要功能　224
10.4　云計(jì)算應(yīng)用舉例　227
習(xí)題　229

附錄1　DOS/UNIX操作系統(tǒng)的常用命令　230
附錄2　計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)中的常用標(biāo)準(zhǔn)　231
附錄3　UNIX/Linux系統(tǒng)下網(wǎng)卡等外設(shè)的安裝　234
附錄4　計(jì)算機(jī)術(shù)語的解釋　241
附錄5　操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書　249