操作系統(tǒng)原理教程（第3版）

第一篇 操作系統(tǒng)的基本原理
第1章 操作系統(tǒng)概論 （1）
1.1 操作系統(tǒng)的定義 （1）
1.2 操作系統(tǒng)的形成與發(fā)展 （2）
1.2.1 順序處理（手工操作階段） （2）
1.2.2 簡單的批處理系統(tǒng) （3）
1.2.3 多道成批處理系統(tǒng) （5）
1.2.4 分時系統(tǒng) （7）
1.2.5 實時系統(tǒng) （9）
1.2.6 嵌入式系統(tǒng) （10）
1.3 操作系統(tǒng)的功能、服務和特性 （10）
1.4 操作系統(tǒng)的進一步發(fā)展 （12）
1.5 用戶與操作系統(tǒng)的接口 （15）
1.5.1 用戶與操作系統(tǒng)的操作接口 （15）
1.5.2 系統(tǒng)調用接口 （17）
1.6 操作系統(tǒng)的運行環(huán)境 （19）
1.7 操作系統(tǒng)的設計規(guī)范和結構設計 （19）
1.8 小結 （22）
習題 （23）
第2章 進程管理 （24）
2.1 進程的引入和概念 （24）
2.2 進程的描述 （27）
2.3 進程的控制 （29）
2.4 處理機的調度 （32）
2.5 線程的引入 （37）
2.6 小結 （39）
習題 （39）
第3章 進程之間的并發(fā)控制和死鎖 （41）
3.1 并發(fā)進程的特點 （41）
3.2 進程之間的低級通信 （42）
3.2.1 進程之間的互斥 （42）
3.2.2 進程之間的同步 （45）
3.2.3 信號量和P、V操作 （45）
3.2.4 利用信號量解決計算機中的經典問題 （47）
3.3 管程 （49）
3.4 進程的高級通信 （53）
3.4.1 消息緩沖通信 （53）
3.4.2 其他通信機制 （56）
3.5 死鎖 （57）
3.5.1 死鎖的定義和死鎖產生的必要條件 （57）
3.5.2 解決死鎖的方法 （58）
3.6 小結 （66）
習題 （66）
第4章 存儲器管理 （70）
4.1 概述 （70）
4.2 單用戶單道程序的存儲器分配 （72）
4.3 多用戶多道程序的存儲器分配——分區(qū)分配 （73）
4.3.1 固定式分區(qū) （73）
4.3.2 可變式分區(qū) （74）
4.3.3 分區(qū)管理的地址重定位和存儲器保護 （77）
4.3.4 分區(qū)管理的優(yōu)缺點 （77）
4.4 覆蓋與交換技術 （78）
4.5 頁式存儲器管理 （79）
4.6 段式存儲器管理 （84）
4.7 虛擬存儲器管理 （86）
4.7.1 虛擬存儲器 （86）
4.7.2 頁式虛擬存儲器管理 （87）
4.7.3 頁式管理設計中應考慮的問題 （91）
4.7.4 段式虛擬存儲器管理 （94）
4.7.5 段頁式虛擬存儲器管理 （96）
4.8 小結 （98）
習題 （98）
第5章 文件系統(tǒng) （101）
5.1 文件和文件系統(tǒng) （101）
5.2 文件目錄結構 （103）
5.3 文件的邏輯結構和存取方法 （105）
5.4 文件的物理結構和存儲介質 （107）
5.4.1 文件的物理結構 （107）
5.4.2 文件的存儲介質 （110）
5.5 文件記錄的組塊與分解 （112）
5.6 文件存儲器存儲空間的管理 （113）
5.7 文件的共享與保護 （114）
5.8 文件的操作命令 （118）
5.9 文件系統(tǒng)的組織結構 （119）
5.10 存儲器映射文件 （120）
5.11 小結 （121）
習題 （122）
第6章 設備管理 （124）
6.1 I/O硬件組成 （124）
6.1.1 I/O設備分類 （124）
6.1.2 設備控制器 （124）
6.1.3 I/O數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂品绞?（126）
6.1.4 通道 （128）
6.2 I/O軟件的組成 （130）
6.2.1 I/O軟件的設計目標 （130）
6.2.2 I/O軟件的功能 （131）
6.2.3 同步I/O和異步I/O （135）
6.3 磁盤管理 （136）
6.3.1 磁盤調度 （136）
6.3.2 磁盤的錯誤處理 （139）
6.3.3 提高磁盤性能和容錯性的機制——獨立磁盤的冗余陣列 （139）
6.4 小結 （142）
習題 （143）
第二篇 Linux操作系統(tǒng)
第7章 Linux進程管理 （145）
7.1 Linux進程的組成 （146）
7.1.1 進程的定義 （146）
7.1.2 進程的狀態(tài) （149）
7.2 Linux進程鏈表 （149）
7.3 Linux進程控制 （152）
7.3.1 進程創(chuàng)建 （152）
7.3.2 進程撤銷 （155）
7.4 Linux進程切換 （155）
7.5 Linux進程調度 （156）
7.6 內核同步 （159）
7.7 小結 （161）
習題 （162）
第8章 Linux存儲器管理 （163）
8.1 進程地址空間的管理 （163）
8.1.1 Linux中的分段 （163）
8.1.2 虛擬內存區(qū)域 （165）
8.1.3 虛擬內存描述符 （168）
8.1.4 創(chuàng)建進程的地址空間 （170）
8.1.5 堆的管理 （170）
8.2 物理內存管理 （170）
8.3 slab管理 （176）
8.3.1 slab分配器 （176）
8.3.2 slab著色 （178）
8.4 高端內存區(qū)管理 （179）
8.5 地址轉換 （180）
8.6 請求調頁與缺頁異常處理 （181）
8.7 盤交換區(qū)空間管理 （182）
8.8 小結 （183）
習題 （184）
第9章 Linux文件系統(tǒng) （185）
9.1 Ext2的磁盤涉及的數(shù)據(jù)結構 （185）
9.1.1 Linux文件卷的布局 （185）
9.1.2 超級塊 （186）
9.1.3 塊組描述符 （187）
9.1.4 文件目錄與索引節(jié)點結構 （188）
9.1.5 訪問控制表ACL （191）
9.2 Ext2的主存數(shù)據(jù)結構 （191）
9.2.1 超級塊和索引節(jié)點對象 （192）
9.2.2 位圖高速緩存 （193）
9.3 Ext2磁盤空間管理 （194）
9.3.1 磁盤索引節(jié)點的管理 （195）
9.3.2 空閑磁盤塊的分配與回收 （196）
9.4 Ext2提供的文件操作 （197）
9.5 小結 （198）
習題 （198）
第10章 Linux虛擬文件系統(tǒng) （199）
10.1 虛擬文件系統(tǒng)涉及的數(shù)據(jù)結構 （199）
10.1.1 超級塊對象 （200）
10.1.2 索引節(jié)點對象 （202）
10.1.3 文件對象 （205）
10.1.4 目錄項對象 （206）
10.1.5 與進程打開文件相關的數(shù)據(jù)結構 （208）
10.2 文件系統(tǒng)的注冊與安裝 （210）
10.2.1 文件系統(tǒng)注冊 （210）
10.2.2 文件系統(tǒng)安裝 （211）
10.3 VFS系統(tǒng)調用的實現(xiàn) （213）
10.3.1 文件的打開與關閉 （213）
10.3.2 文件的讀寫 （214）
10.4 小結 （216）
習題 （216）
第11章 Linux I/O系統(tǒng) （217）
11.1 設備驅動模型 （217）
11.1.1 sysfs文件系統(tǒng) （217）
11.1.2 設備驅動模型的組件 （219）
11.2 設備文件 （221）
11.3 設備驅動程序 （222）
11.3.1 塊設備驅動程序 （223）
11.3.2 字符設備驅動程序 （228）
11.4 高速緩存 （228）
11.4.1 頁高速緩存 （229）
11.4.2 把塊存放在頁高速緩存中 （231）
11.5 小結 （232）
習題 （233）
第12章 中斷、異常和信號處理 （234）
12.1 中斷和異常處理的硬件基礎 （234）
12.2 中斷和異常處理 （236）
12.2.1 硬件完成的處理 （236）
12.2.2 軟件處理 （237）
12.2.3 如何處理中斷 （237）
12.3 信號處理機制 （239）
12.3.1 信號概述 （239）
12.3.2 信號的發(fā)送與安裝 （240）
12.3.3 信號集 （241）
12.3.4 信號應用示例 （242）
12.4 小結 （243）
習題 （243）
第13章 UNIX系統(tǒng)進程之間的通信 （244）
13.1 管道通信 （244）
13.1.1 創(chuàng)建無名管道 （244）
13.1.2 管道涉及的數(shù)據(jù)結構 （246）
13.1.3 創(chuàng)建一個有名管道 （247）
13.2 UNIX系統(tǒng)V的交互進程通信 （249）
13.3 信號量機制 （250）
13.3.1 信號量機制使用的數(shù)據(jù)結構 （251）
13.3.2 信號量機制的系統(tǒng)調用 （253）
13.4 消息緩沖機制 （254）
13.4.1 消息緩沖使用的數(shù)據(jù)結構 （255）
13.4.2 消息緩沖的系統(tǒng)調用 （256）
13.4.3 消息緩沖的通信示例 （258）
13.5 共享內存區(qū)機制 （259）
13.6 小結 （262）
習題 （263）
第三篇 Windows 2000/XP操作系統(tǒng)研究
第14章 Windows 2000/XP操作系統(tǒng)模型 （264）
14.1 Windows 2000/XP的體系結構 （264）
14.1.1 用戶態(tài)進程 （264）
14.1.2 子系統(tǒng)動態(tài)鏈接庫 （266）
14.1.3 核心態(tài)的系統(tǒng)組件 （266）
14.2 Windows 2000/XP操作系統(tǒng)的特點 （268）
14.3 Windows 2000/XP的系統(tǒng)機制 （269）
14.3.1 陷阱處理程序 （269）
14.3.2 中斷調度 （270）
14.3.3 異常調度 （273）
14.3.4 系統(tǒng)服務調度 （274）
14.4 對象管理器 （275）
14.4.1 對象結構 （275）
14.4.2 管理對象 （276）
14.5 對象之間的同步 （279）
14.6 小結 （283）
習題 （283）
第15章 Windows 2000/XP進程和線程管理 （284）
15.1 Windows 2000/XP進程和線程 （284）
15.1.1 進程對象 （284）
15.1.2 線程對象 （285）
15.2 線程調度 （287）
15.3 對稱多處理機系統(tǒng)上的線程調度 （291）
15.3.1 幾個與調度有關的概念 （291）
15.3.2 線程調度程序的數(shù)據(jù)結構 （291）
15.3.3 多處理機的線程調度算法 （292）
15.3.4 空閑線程的調度 （294）
15.4 線程優(yōu)先級提升 （294）
15.5 Windows 2000/XP的線程同步 （296）
15.5.1 同步對象 （296）
15.5.2 同步對象的應用示例 （296）
15.6 小結 （300）
習題 （300）
第16章 Windows 2000/XP的存儲器管理 （302）
16.1 存儲器管理的基本概念 （302）
16.1.1 進程地址空間的布局 （302）
16.1.2 進程私有空間的分配 （303）
16.2 Windows 2000/XP地址轉換 （307）
16.2.1 地址轉換所涉及的數(shù)據(jù)結構 （307）
16.2.2 頁錯誤處理 （311）
16.3 頁調度策略 （313）
16.4 小結 （315）
習題 （316）
第17章 Windows 2000/XP的文件系統(tǒng) （317）
17.1 文件系統(tǒng)概述 （317）
17.2 主控文件表 （318）
17.2.1 主控文件表的結構 （318）
17.2.2 主控文件表的記錄結構 （319）
17.3 NTFS文件的引用和索引 （321）
17.4 Windows 2000/XP文件系統(tǒng)模型 （322）
17.4.1 文件系統(tǒng)分層模型 （322）
17.4.2 Windows 2000/XP文件系統(tǒng)驅動程序的體系結構 （323）
17.5 NTFS可恢復性支持 （326）
17.5.1 文件系統(tǒng)優(yōu)化技術 （326）
17.5.2 日志文件服務的實現(xiàn) （327）
17.5.3 NTFS壞簇恢復的支持 （331）
17.6 小結 （332）
習題 （332）
第18章 Windows 2000/XP的設備管理 （333）
18.1 Windows 2000/XP的I/O系統(tǒng)結構 （333）
18.2 I/O管理系統(tǒng)所涉及的關鍵數(shù)據(jù)結構 （334）
18.3 Windows 2000/XP的I/O處理 （337）
18.3.1 對單層驅動程序的I/O請求 （337）
18.3.2 設備I/O的中斷處理 （338）
18.3.3 I/O請求的完成處理 （339）
18.3.4 對多層驅動程序的I/O請求 （340）
18.4 多處理I/O中的同步問題 （345）
18.5 快速I/O （345）
18.6 即插即用PnP管理器 （346）
18.7 小結 （347）
習題 （348）
參考文獻 （349）