【章名目錄】 第　1章 操作系統(tǒng)引論　1 第　2章 進(jìn)程的描述與控制　42 第3章　處理機(jī)調(diào)度　77 第4章　進(jìn)程同步與死鎖　105 第5章　存儲(chǔ)器管理　148 第6章　虛擬存儲(chǔ)器　183 第7章　輸入/輸出系統(tǒng)　209 第8章　文件管理　257 第9章　磁盤存儲(chǔ)器管理　291 第　10章 多處理機(jī)操作系統(tǒng)　323 第　11章 虛擬化和云計(jì)算　351 第　12章 保護(hù)和安全　372 【詳細(xì)目錄】 第　1章 操作系統(tǒng)引論　1 1.1　操作系統(tǒng)的目標(biāo)和作用　2 1.1.1　操作系統(tǒng)的目標(biāo)　2 1.1.2　操作系統(tǒng)的作用　3 1.1.3　推動(dòng)操作系統(tǒng)發(fā)展的主要?jiǎng)恿Α? 1.2　操作系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程　5 1.2.1　未配置操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)　6 1.2.2　單道批處理系統(tǒng)　7 1.2.3　多道批處理系統(tǒng)　8 1.2.4　分時(shí)系統(tǒng)　9 1.2.5　實(shí)時(shí)系統(tǒng)　10 1.2.6　微機(jī)操作系統(tǒng)　12 1.2.7　嵌入式操作系統(tǒng)　12 1.2.8　網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)　13 1.2.9　分布式操作系統(tǒng)　14 1.3　操作系統(tǒng)的基本特性　15 1.3.1　并發(fā)　15 1.3.2　共享　16 1.3.3　虛擬　17 1.3.4　異步　18 1.4　操作系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境　18 1.4.1　硬件支持　18 1.4.2　操作系統(tǒng)內(nèi)核　19 1.4.3　處理機(jī)的雙重工作模式　20 1.4.4　中斷與異�！�21 1.4.5　生成與引導(dǎo)　21 1.5　操作系統(tǒng)的主要功能　22 1.5.1　處理機(jī)管理功能　23 1.5.2　存儲(chǔ)器管理功能　23 1.5.3　設(shè)備管理功能　25 1.5.4　文件管理功能　25 1.5.5　接口管理功能　26 1.5.6　現(xiàn)代操作系統(tǒng)的新功能　27 1.6　操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)　28 1.6.1　簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)　29 1.6.2　模塊化結(jié)構(gòu)　29 1.6.3　分層式結(jié)構(gòu)　30 1.6.4　微內(nèi)核結(jié)構(gòu)　31 1.6.5　外核結(jié)構(gòu)　34 1.6.6　混合結(jié)構(gòu)　35 1.7　系統(tǒng)調(diào)用　36 1.7.1　系統(tǒng)調(diào)用的基本概念　36 1.7.2　系統(tǒng)調(diào)用的類型　38 1.8　本章小結(jié)　38 習(xí)題1（含考研真題）39 第　2章 進(jìn)程的描述與控制　42 2.1　前趨圖和程序執(zhí)行　43 2.1.1　前趨圖　43 2.1.2　程序順序執(zhí)行　44 2.1.3　程序并發(fā)執(zhí)行　44 2.2　進(jìn)程的描述　46 2.2.1　進(jìn)程的定義與特征　46 2.2.2　進(jìn)程的基本狀態(tài)與轉(zhuǎn)換　47 2.2.3　掛起操作和進(jìn)程狀態(tài)的轉(zhuǎn)換　49 2.2.4　進(jìn)程管理中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)　50 2.3　進(jìn)程控制　53 2.3.1　進(jìn)程的創(chuàng)建　53 2.3.2　進(jìn)程的終止　55 2.3.3　進(jìn)程的阻塞與喚醒　56 2.3.4　進(jìn)程的掛起與激活　57 2.4　進(jìn)程通信　57 2.4.1　進(jìn)程通信的類型　58 2.4.2　消息傳遞通信的實(shí)現(xiàn)方式　61 2.4.3　進(jìn)程通信實(shí)例　63 2.5　線程的概念　67 2.5.1　線程的引入　67 2.5.2　線程與進(jìn)程的比較　68 2.5.3　線程狀態(tài)和線程控制塊　69 2.6　線程的實(shí)現(xiàn)　70 2.6.1　線程的實(shí)現(xiàn)方式　70 2.6.2　線程的具體實(shí)現(xiàn)　72 2.6.3　線程的創(chuàng)建與終止　74 2.7　本章小結(jié)　75 習(xí)題2（含考研真題）　75 第3章　處理機(jī)調(diào)度　77 3.1　處理機(jī)調(diào)度概述　77 3.1.1　處理機(jī)調(diào)度的層次　78 3.1.2　作業(yè)和作業(yè)調(diào)度　78 3.1.3　進(jìn)程調(diào)度　79 3.1.4　處理機(jī)調(diào)度算法的目標(biāo)　81 3.2　調(diào)度算法　82 3.2.1　先來(lái)先服務(wù)調(diào)度算法　82 3.2.2　短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法　83 3.2.3　優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法　83 3.2.4　輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法　85 3.2.5　多級(jí)隊(duì)列調(diào)度算法　86 3.2.6　多級(jí)反饋隊(duì)列調(diào)度算法　87 3.2.7　基于公平原則的調(diào)度算法　88 3.3　多處理機(jī)調(diào)度　88 3.3.1　常用多處理機(jī)調(diào)度算法　89 3.3.2　負(fù)載均衡　90 3.3.3　處理機(jī)親和性　91 3.4　實(shí)時(shí)調(diào)度　91 3.4.1　實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)度的基本條件　91 3.4.2　實(shí)時(shí)調(diào)度算法分類　92 3.4.3　最早截止時(shí)間優(yōu)先算法　93 3.4.4　最低松弛度優(yōu)先算法　95 3.4.5　優(yōu)先級(jí)倒置　96 3.5　進(jìn)程調(diào)度實(shí)例　97 3.5.1　實(shí)例1：Linux進(jìn)程調(diào)度　97 3.5.2　實(shí)例2：Windows進(jìn)程調(diào)度　99 3.5.3　實(shí)例3：HarmonyOS進(jìn)程調(diào)度　100 3.6　本章小結(jié)　102 習(xí)題3（含考研真題）　102 第4章　進(jìn)程同步與死鎖　105 4.1　進(jìn)程同步的基本概念　106 4.1.1　進(jìn)程同步概念的引入　106 4.1.2　臨界區(qū)問(wèn)題　108 4.2　進(jìn)程同步機(jī)制　109 4.2.1　軟件同步機(jī)制　109 4.2.2　硬件同步機(jī)制　110 4.2.3　鎖機(jī)制　112 4.2.4　信號(hào)量機(jī)制　113 4.2.5　管程機(jī)制　117 4.3　經(jīng)典的進(jìn)程同步問(wèn)題　120 4.3.1　生產(chǎn)者-消費(fèi)者問(wèn)題　120 4.3.2　哲學(xué)家進(jìn)餐問(wèn)題　123 4.3.3　讀者-寫者問(wèn)題　126 4.4　進(jìn)程同步實(shí)例　128 4.4.1　實(shí)例1：Linux進(jìn)程同步　128 4.4.2　實(shí)例2：Windows進(jìn)程同步　130 4.5　死鎖　131 4.5.1　死鎖概述　131 4.5.2　死鎖預(yù)防　136 4.5.3　死鎖避免　137 4.5.4　死鎖的檢測(cè)與解除　141 4.6　本章小結(jié)　144 習(xí)題4（含考研真題）　145 第5章　存儲(chǔ)器管理　148 5.1　存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)　149 5.1.1　多層結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器　149 5.1.2　主存儲(chǔ)器和寄存器　150 5.1.3　高速緩存和磁盤緩存　150 5.2　程序的裝入與鏈接　151 5.2.1　地址綁定和內(nèi)存保護(hù)　151 5.2.2　程序的裝入　152 5.2.3　程序的鏈接　153 5.3　交換　155 5.3.1　多道程序環(huán)境下的交換技術(shù)　155 5.3.2　交換區(qū)的管理　156 5.3.3　進(jìn)程的換出與換入　157 5.4　連續(xù)分配存儲(chǔ)管理方式　158 5.4.1　單一連續(xù)分配　158 5.4.2　固定分區(qū)分配　158 5.4.3　動(dòng)態(tài)分區(qū)分配　159 5.4.4　動(dòng)態(tài)重定位分區(qū)分配　163 5.5　分頁(yè)存儲(chǔ)管理方式　165 5.5.1　分頁(yè)存儲(chǔ)管理的基本方法　166 5.5.2　地址變換機(jī)構(gòu)　167 5.5.3　引入快表后的內(nèi)存有效訪問(wèn)時(shí)間169 5.5.4　兩級(jí)頁(yè)表和多級(jí)頁(yè)表　169 5.5.5　反置頁(yè)表　171 5.6　分段存儲(chǔ)管理方式　172 5.6.1　分段存儲(chǔ)管理方式的引入　172 5.6.2　分段系統(tǒng)的基本原理　174 5.6.3　信息共享　176 5.7　段頁(yè)式存儲(chǔ)管理方式　177 5.8　實(shí)例：基于IA-32/x86-64架構(gòu)的內(nèi)存管理策略　179 5.9　本章小結(jié)　180 習(xí)題5（含考研真題）　181 第6章　虛擬存儲(chǔ)器　183 6.1　虛擬存儲(chǔ)器概述　184 6.1.1　常規(guī)存儲(chǔ)器管理方式的特征和局部性原理　184 6.1.2　虛擬存儲(chǔ)器的定義與特征　185 6.1.3　虛擬存儲(chǔ)器的實(shí)現(xiàn)方法　186 6.2　請(qǐng)求分頁(yè)存儲(chǔ)管理方式　187 6.2.1　請(qǐng)求分頁(yè)中的硬件支持　187 6.2.2　請(qǐng)求分頁(yè)中的內(nèi)存分配與回收　189 6.2.3　頁(yè)面調(diào)入策略　191 6.3　頁(yè)面置換算法　192 6.3.1　最佳頁(yè)面置換算法和先進(jìn)先出頁(yè)面置換算法　193 6.3.2　最近最久未使用頁(yè)面置換算法和最少使用頁(yè)面置換算法　194 6.3.3　Clock頁(yè)面置換算法　196 6.3.4　頁(yè)面緩沖算法　197 6.3.5　請(qǐng)求分頁(yè)系統(tǒng)的內(nèi)存有效訪問(wèn)時(shí)間　198 6.4　“抖動(dòng)”與工作集　199 6.4.1　多道程序度與“抖動(dòng)”　199 6.4.2　工作集　200 6.4.3　“抖動(dòng)”的預(yù)防方法　201 6.5　內(nèi)存映射文件　202 6.6　虛擬存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)實(shí)例　203 6.6.1　實(shí)例1：在Windows XP系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)器203 6.6.2　實(shí)例2：在Linux系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)器203 6.6.3　實(shí)例3：在HarmonyOS中實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)器205 6.7　本章小結(jié)　206 習(xí)題6（含考研真題）　206 第7章　輸入/輸出系統(tǒng)　209 7.1　I/O系統(tǒng)的功能、模型與接口　210 7.1.1　I/O系統(tǒng)的基本功能　210 7.1.2　I/O系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)與模型　211 7.1.3　I/O系統(tǒng)的接口　213 7.2　I/O設(shè)備和設(shè)備控制器　214 7.2.1　I/O設(shè)備　214 7.2.2　設(shè)備控制器　215 7.2.3　內(nèi)存映像I/O　217 7.2.4　I/O通道　218 7.2.5　I/O設(shè)備的控制方式　220 7.3　中斷和中斷處理程序　224 7.3.1　中斷簡(jiǎn)介　224 7.3.2　中斷處理程序　225 7.3.3　實(shí)例：Linux系統(tǒng)中斷處理　227 7.4　設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序　229 7.4.1　設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序概述　229 7.4.2　設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的執(zhí)行過(guò)程　230 7.4.3　設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的框架　231 7.5　與設(shè)備無(wú)關(guān)的I/O軟件　233 7.5.1　與設(shè)備無(wú)關(guān)軟件的基本概念　233 7.5.2　與設(shè)備無(wú)關(guān)軟件的共有操作　234 7.5.3　設(shè)備分配與回收　235 7.5.4　將邏輯設(shè)備名映射到物理設(shè)備名　237 7.5.5　I/O調(diào)度　238 7.6　用戶層的I/O軟件　238 7.6.1　系統(tǒng)調(diào)用與庫(kù)函數(shù)　238 7.6.2　假脫機(jī)系統(tǒng)　239 7.7　緩沖區(qū)管理　242 7.7.1　緩沖的引入　243 7.7.2　單緩沖區(qū)和雙緩沖區(qū)　244 7.7.3　環(huán)形緩沖區(qū)　245 7.7.4　緩沖池　246 7.7.5　緩存　248 7.8　磁盤性能概述和磁盤調(diào)度　248 7.8.1　磁盤性能概述　249 7.8.2　早期的磁盤調(diào)度算法　251 7.8.3　基于掃描的磁盤調(diào)度算法　252 7.9　本章小結(jié)　254 習(xí)題7（含考研真題）　254 第8章　文件管理　257 8.1　文件和文件系統(tǒng)　258 8.1.1　文件、記錄和數(shù)據(jù)項(xiàng)　258 8.1.2　文件名和文件類型　259 8.1.3　文件系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)　260 8.1.4　文件操作　261 8.2　文件的邏輯結(jié)構(gòu)　262 8.2.1　文件邏輯結(jié)構(gòu)的類型　262 8.2.2　順序文件　263 8.2.3　順序文件記錄尋址　264 8.2.4　索引文件　265 8.2.5　索引順序文件　266 8.2.6　直接文件和哈希文件　268 8.3　文件目錄　268 8.3.1　文件控制塊和索引節(jié)點(diǎn)　269 8.3.2　簡(jiǎn)單的文件目錄　270 8.3.3　樹形目錄　272 8.3.4　無(wú)環(huán)圖目錄　274 8.3.5　目錄查詢技術(shù)　274 8.4　文件共享　276 8.4.1　利用有向無(wú)環(huán)圖實(shí)現(xiàn)文件共享　276 8.4.2　利用符號(hào)鏈接實(shí)現(xiàn)文件共享　278 8.5　文件保護(hù)　279 8.5.1　保護(hù)域　279 8.5.2　訪問(wèn)矩陣的概念　280 8.5.3　訪問(wèn)矩陣的修改　281 8.5.4　訪問(wèn)矩陣的實(shí)現(xiàn)　283 8.6　文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)　284 8.6.1　實(shí)現(xiàn)原則　284 8.6.2　磁盤分區(qū)　285 8.6.3　文件系統(tǒng)掛載　285 8.7　Linux文件系統(tǒng)實(shí)例　286 8.7.1　實(shí)例1：虛擬文件系統(tǒng)　286 8.7.2　實(shí)例2：Linux ext2文件系統(tǒng)　287 8.8　本章小結(jié)　289 習(xí)題8（含考研真題）　289 第9章　磁盤存儲(chǔ)器管理　291 9.1　外存的組織方式　292 9.1.1　連續(xù)組織方式　292 9.1.2　鏈接組織方式　293 9.1.3　索引組織方式　297 9.2　文件存儲(chǔ)空間的管理　300 9.2.1　空閑區(qū)表法和空閑鏈表法　300 9.2.2　位示圖法　301 9.2.3　成組鏈接法　302 9.3　提高磁盤I/O速度的途徑　303 9.3.1　磁盤高速緩存　303 9.3.2　提高磁盤I/O速度的其他方法305 9.3.3　廉價(jià)磁盤冗余陣列　306 9.4　提高磁盤可靠性的技術(shù)　307 9.4.1　第 一級(jí)容錯(cuò)技術(shù)　308 9.4.2　第二級(jí)容錯(cuò)技術(shù)　308 9.4.3　基于集群系統(tǒng)的容錯(cuò)技術(shù)　309 9.4.4　后備系統(tǒng)　311 9.5　存儲(chǔ)新技術(shù)　312 9.5.1　傳統(tǒng)存儲(chǔ)系統(tǒng)　312 9.5.2　新型存儲(chǔ)系統(tǒng)　313 9.5.3　固態(tài)硬盤　313 9.6　數(shù)據(jù)一致性控制　314 9.6.1　事務(wù)　315 9.6.2　檢查點(diǎn)　316 9.6.3　并發(fā)控制　316 9.6.4　重復(fù)數(shù)據(jù)的一致性問(wèn)題　317 9.7　本章小結(jié)　318 習(xí)題9（含考研真題）　319 第　10章 多處理機(jī)操作系統(tǒng)　323 10.1　多處理機(jī)系統(tǒng)的基本概念　324 10.1.1　多處理機(jī)系統(tǒng)的引入　324 10.1.2　多處理機(jī)系統(tǒng)的類型　325 10.2　多處理機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)　325 10.2.1　統(tǒng)一內(nèi)存訪問(wèn)多處理機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)　326 10.2.2　非統(tǒng)一內(nèi)存訪問(wèn)多處理機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)　328 10.3　多處理機(jī)操作系統(tǒng)的特征與類型　331 10.3.1　多處理機(jī)操作系統(tǒng)的特征　331 10.3.2　多處理機(jī)操作系統(tǒng)的功能　332 10.3.3　多處理機(jī)操作系統(tǒng)的類型　334 10.4　多處理機(jī)操作系統(tǒng)的進(jìn)程同步　336 10.4.1　集中式同步方式與分布式同步方式　336 10.4.2　自旋鎖　337 10.4.3　讀-復(fù)制-更新鎖　338 10.4.4　二進(jìn)制指數(shù)補(bǔ)償算法和待鎖CPU等待隊(duì)列機(jī)構(gòu)　339 10.4.5　定序機(jī)構(gòu)　340 10.4.6　面包房算法　341 10.4.7　令牌環(huán)算法　342 10.5　多處理機(jī)操作系統(tǒng)的進(jìn)程調(diào)度　343 10.5.1　調(diào)度性能的評(píng)價(jià)因素　343 10.5.2　進(jìn)程分配方式　344 10.5.3　進(jìn)程（線程）調(diào)度方式　345 10.5.4　死鎖的分類、檢測(cè)與解除　348 10.6　本章小結(jié)　349 習(xí)題10　349 第　11章 虛擬化和云計(jì)算　351 11.1　虛擬化的基本概念　352 11.1.1　虛擬化的引入　352 11.1.2　虛擬化的發(fā)展　353 11.1.3　虛擬化的必要條件　354 11.1.4　虛擬化的實(shí)現(xiàn)方法　356 11.2　虛擬化技術(shù)　358 11.2.1　虛擬機(jī)監(jiān)視器　358 11.2.2　CPU虛擬化　359 11.2.3　內(nèi)存虛擬化　361 11.2.4　I/O虛擬化　362 11.2.5　多核虛擬化　363 11.3　云計(jì)算　363 11.3.1　云計(jì)算的引入　364 11.3.2　云計(jì)算的定義與基本特征　364 11.3.3　虛擬機(jī)遷移　365 11.3.4　授權(quán)和檢查　367 11.4　輕量級(jí)虛擬化技術(shù)與容器技術(shù)　368 11.4.1　輕量級(jí)虛擬化技術(shù)　368 11.4.2　容器技術(shù)　369 11.5　實(shí)例：虛擬機(jī)軟件　370 11.6　本章小結(jié)　371 習(xí)題11　371 第　12章 保護(hù)和安全　372 12.1　安全環(huán)境　373 12.1.1　實(shí)現(xiàn)“安全環(huán)境”的主要目標(biāo)　373 12.1.2　系統(tǒng)安全的特征　373 12.1.3　計(jì)算機(jī)安全的分類　374 12.2　數(shù)據(jù)加密技術(shù)　375 12.2.1　數(shù)據(jù)加密原理　376 12.2.2　對(duì)稱加密算法和非對(duì)稱加密算法　377 12.2.3　數(shù)字簽名和數(shù)字證明書　378 12.3　用戶驗(yàn)證　380 12.3.1　口令驗(yàn)證技術(shù)　380 12.3.2　基于物理標(biāo)志的驗(yàn)證技術(shù)　382 12.3.3　生物識(shí)別驗(yàn)證技術(shù)　383 12.4　來(lái)自系統(tǒng)內(nèi)部的攻擊　384 12.4.1　早期常用的內(nèi)部攻擊方式　384 12.4.2　邏輯炸彈和陷阱門　385 12.4.3　特洛伊木馬和登錄欺騙　386 12.4.4　緩沖區(qū)溢出　387 12.5　來(lái)自系統(tǒng)外部的攻擊　388 12.5.1　病毒、蠕蟲和移動(dòng)代碼　388 12.5.2　計(jì)算機(jī)病毒的特征與類型　390 12.5.3　病毒的隱藏方式　391 12.5.4　病毒的預(yù)防與檢測(cè)　392 12.6　可信系統(tǒng)　393 12.6.1　訪問(wèn)矩陣模型和信息流控制模型　393 12.6.2　可信計(jì)算基　395 12.6.3　設(shè)計(jì)安全操作系統(tǒng)的原則　396 12.7　本章小結(jié)　397 習(xí)題12　398 參考文獻(xiàn)　399