操作系统本质

目录

第1章操作系统初识/1

1.1操作系统简介1

1.1.1操作系统的定义1

1.1.2操作系统的功能5

1.1.3操作系统的主要特征8

1.1.4时空与逻辑关系10

1.2操作系统的起源12

1.2.1手工操作阶段12

1.2.2联机批处理系统阶段13

1.2.3脱机批处理系统阶段13

1.2.4执行系统阶段14

1.2.5多道批处理系统阶段14

1.3操作系统的分类17

1.3.1按使用环境与功能特征划分18

1.3.2按体系架构划分19

1.3.3按内核划分20

本章小结21

习题21

第2章操作系统的架构/23

2.1计算机体系架构23

2.1.1冯·诺依曼体系架构23

2.1.2系统的自举26

2.1.3保护模式与实模式28

2.1.4中断31

2.2操作系统的界面36

2.2.1系统调用36

2.2.2内核态（管态）与用户态（目态）38

2.3操作系统的设计39

2.3.1操作系统的设计哲学392.3.2操作系统的逻辑层次40

本章小结41

习题42

操作系统本质目录第3章进程的抽象/44

3.1多道程序设计与进程的引入44

3.2进程结构与进程控制45

3.2.1进程控制块45

3.2.2进程的创建48

3.2.3进程的终止49

3.3进程状态转换与上下文切换50

3.3.1进程的状态及其转换50

3.3.2上下文切换52

3.4线程54

3.4.1线程的引入54

3.4.2进程与线程的关系55

3.4.3POSIX线程57

本章小结60

习题60

第4章进程的并发/66

4.1并发的问题66

4.2竞争条件67

4.3死锁71

4.4优先级反转77

4.5再谈死锁79

4.5.1产生死锁的必要条件79

4.5.2处理死锁的基本方法80

4.5.3预防死锁81

4.5.4避免死锁82

4.5.5死锁的检测和恢复86

本章小结91

习题92

第5章进程间通信/95

5.1临界区与互斥95

5.1.1禁用中断98

5.1.2锁变量99

5.1.3严格轮转法99

5.1.4Dekker算法101

5.1.5Peterson算法104

5.1.6Dijkstra算法108

5.1.7EisenbergMcGuire算法111

5.1.8Lamport bakery算法114

5.1.9测试与设置锁117

5.1.10POSIX的锁机制118

5.2协作与同步120

5.2.1进程同步问题120

5.2.2条件变量123

5.2.3信号量127

5.3消息传送135

5.3.1管道135

5.3.2FIFO138

5.3.3消息队列141

5.3.4共享内存段144

5.4经典IPC问题151

5.4.1哲学家进餐问题151

5.4.2读者写者问题155

5.4.3理发师睡觉问题159

本章小结163

习题164

第6章处理器管理/171

6.1处理器调度概述171

6.1.1处理器的虚拟化171

6.1.2调度的进程行为172

6.1.3调度决策173

6.2调度层次173

6.2.1高级调度174

6.2.2低级调度175

6.2.3中级调度176

6.2.4调度与进程生命周期177

6.3调度准则与算法178

6.3.1调度准则178

6.3.2先来先服务调度算法181

6.3.3短作业优先调度算法182

6.3.4*短剩余时间优先调度算法183

6.3.5时间片轮转调度算法184

6.3.6多级反馈队列调度算法186

6.3.7其他调度方式190

本章小结192

习题192

第7章内存管理/197

7.1内存管理概述197

7.1.1存储器的层次结构197

7.1.2内存管理需求分析199

7.2无抽象的存储器200

7.3连续内存分配203

7.3.1固定分区分配203

7.3.2动态分区分配204

7.3.3Buddy 系统206

7.4地址空间的抽象213

7.5分段存储管理216

7.6分页存储管理220

7.6.1地址结构221

7.6.2地址变换222

7.6.3页表结构229

7.7段页式存储管理方式232

本章小结236

习题237

第8章设备管理/239

8.1设备管理概述239

8.1.1设备分类239

8.1.2I/O的硬件241

8.1.3CPU与I/O的数据传送方式245

8.1.4缓冲管理249

8.2I/O软件249

8.2.1设计目标和原则249

8.2.2中断处理程序253

8.2.3设备驱动程序253

8.2.4内核I/O子系统257

8.3I/O请求的生命周期261

8.4再谈SPOOLing263

8.4.1SPOOLing介绍263

8.4.2SPOOLing系统的组成264

8.4.3SPOOLing系统的特点265

8.4.4SPOOLing系统的应用（共享打印机）265

本章小结267

习题267

第9章磁盘管理/269

9.1磁盘存储器的管理269

9.1.1磁盘设备270

9.1.2磁盘的访问时间271

9.1.3RAID272

9.1.4磁盘连接方式277

9.2磁盘调度279

9.2.1先来先服务279

9.2.2*短寻道时间优先279

9.2.3扫描算法280

9.2.4循环扫描算法281

9.2.5NStepSCAN和FSCAN调度算法282

9.2.6磁盘调度算法的选择284

9.3存储空间管理285

9.3.1位图法285

9.3.2空闲表法286

9.3.3空闲链表法287

9.3.4成组链接法288

本章小结289

习题290

第10章虚拟存储/293

10.1虚拟存储概述294

10.1.1对换295

10.1.2局部性297

10.1.3虚拟存储器的定义299

10.1.4虚拟存储器的特征300

10.2请求分页存储管理302

10.2.1地址转换机制305

10.2.2内存分配策略和分配算法307

10.2.3调页策略309

10.2.4页面置换算法310

10.3抖动325

10.3.1抖动的原因325

10.3.2工作集模型326

10.3.3基于页面故障频率的页面替换328

本章小结329

习题329

第11章文件管理/331

11.1文件系统概述332

11.1.1文件及文件系统332

11.1.2文件、记录和数据项336

11.1.3文件类型337

11.1.4文件的操作339

11.2文件的逻辑结构343

11.2.1文件逻辑结构的类型344

11.2.2堆345

11.2.3顺序文件346

11.2.4索引顺序文件346

11.2.5索引文件348

11.2.6哈希文件350

11.3文件分配管理351

11.3.1连续分配351

11.3.2链接分配354

11.3.3索引分配355

11.4文件命名359

11.4.1目录管理359

11.4.2链接362

11.4.3识别文件的其他方式365

本章小结366

习题366

结束语/369

参考文献与扩展阅读/371

A.1一般性文献371

A.2案例研究371

A.3死锁372

A.4同步373

A.5CPU调度373

A.6内存管理374

A.7设备处理374

A.8文件系统375

A.9实现375