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第1章 操作系统引论1

1.1 什么是操作系统2

1.1.1 计算机系统2

1.1.2 操作系统的概念3

1.2 操作系统的发展与分类4

1.3 操作系统的特征和功能8

1.3.1 操作系统的特征8

1.3.2 操作系统的功能9

1.4 操作系统用户接口10

1.5 操作系统内核结构11

1.6 典型操作系统介绍12

1.7 本章小结14

本章习题14

第2章 操作系统硬件基础16

2.1 处理器计算16

2.1.1 处理器指令16

2.1.2 寻址方式18

2.1.3 寄存器20

2.1.4 处理器特权级22

2.2 存储系统23

2.2.1 高速缓冲存储器24

2.2.2 内存26

2.2.3 堆栈27

2.2.4 磁盘28

2.2.5 非易失性存储30

2.2.6 局部性原理30

2.3 中断和时钟32

2.3.1 中断和异常32

2.3.2 系统调用38

2.3.3 系统时钟41

2.4 本章小结43

本章习题44

第3章 进程管理46

3.1 进程的引入46

3.1.1 程序的并发执行及特征47

3.1.2 进程管理功能49

3.2 进程的概念50

3.2.1 进程定义与特征50

3.2.2 进程状态及转换51

3.2.3 Linux进程状态解析52

3.2.4 进程控制块53

3.3 进程控制55

3.3.1 进程创建55

3.3.2 进程撤销56

3.3.3 进程阻塞与唤醒56

3.3.4 Linux进程管理57

3.4 进程同步63

3.4.1 进程同步的基本概念63

3.4.2 进程同步机制及应用65

3.4.3 经典进程同步问题75

3.4.4 管程机制79

3.4.5 Linux同步机制解析82

3.5 进程调度90

3.5.1 进程调度的基本概念90

3.5.2 进程调度算法94

3.5.3 Linux调度算法解析99

3.6 进程通信111

3.6.1 进程通信类型111

3.6.2 消息缓冲队列通信机制116

3.6.3 Linux进程通信机制118

3.7 进程死锁126

3.7.1 死锁的基本概念126

3.7.2 预防死锁129

3.7.3 避免死锁130

3.7.4 死锁的检测与解除134

3.8 线程机制137

3.8.1 线程的基本概念137

3.8.2 线程的实现机制141

3.8.3 Linux线程机制144

3.9 本章小结148

本章习题150

第4章 存储器管理156

4.1 存储器管理概述156

4.1.1 多级存储器体系156

4.1.2 存储器管理功能158

4.1.3 程序的装入和链接159

4.2 连续存储器管理方式160

4.2.1 固定分区方式160

4.2.2 可变分区方式161

4.3 分页存储管理方式164

4.3.1 分页存储管理基本原理164

4.3.2 两级和多级页表168

4.4 分段存储管理方式168

4.5 段页式存储管理方式171

4.6 虚拟存储系统173

4.6.1 虚拟存储器的基本概念173

4.6.2 请求分页存储管理方式174

4.7 Linux内存管理机制179

4.7.1 Linux地址映射机制179

4.7.2 Linux物理内存空间管理184

4.7.3 Linux虚拟地址空间管理201

4.8 本章小结206

本章习题207

第5章 设备管理211

5.1 设备管理的功能211

5.2 输入／输出系统212

5.2.1 设备的分类212

5.2.2 设备控制器213

5.2.3 I／O通道215

5.2.4 I／O系统结构216

5.3 输入／输出控制方式217

5.4 缓冲管理219

5.4.1 缓冲的引入219

5.4.2 缓冲的实现机制220

5.5 I／O软件223

5.5.1 I／O软件的层次模型223

5.5.2 独立于设备的软件224

5.5.3 设备驱动程序的基本概念226

5.5.4 用户空间的I／O软件228

5.6 设备分配229

5.7 SPOOLing系统230

5.8 Linux字符设备驱动程序231

5.8.1 Linux字符设备驱动程序基础231

5.8.2 字符设备驱动程序设计235

5.8.3 字符设备驱动程序举例237

5.9 Linux中断处理机制243

5.9.1 Linux中断处理机制概述243

5.9.2 中断服务例程的注册和注销245

5.9.3 上半部的处理过程246

5.9.4 下半部的实现机制247

5.10 本章小结253

本章习题253

第6章 文件系统255

6.1 文件和文件系统256

6.1.1 文件256

6.1.2 文件系统257

6.1.3 文件操作258

6.2 文件的结构和存取259

6.2.1 文件的逻辑结构259

6.2.2 文件的物理结构261

6.2.3 文件存取266

6.3 文件目录管理266

6.3.1 文件目录的概念267

6.3.2 文件目录结构270

6.3.3 目录检索技术273

6.4 文件存储空间管理273

6.5 文件共享和文件保护278

6.5.1 文件共享278

6.5.2 文件保护280

6.6 磁盘调度283

6.6.1 磁盘管理概述283

6.6.2 磁盘调度算法284

6.7 Linux文件系统286

6.7.1 Linux文件系统概述286

6.7.2 虚拟文件系统VFS288

6.7.3 文件系统的注册、安装和卸载294

6.7.4 Linux文件系统对文件的操作298

6.7.5 Ext文件系统303

6.8 本章小结307

本章习题308

第7章 操作系统实验311

7.1 Linux常用工具介绍311

7.1.1 Linux基本使用311

7.1.2 查看Linux源码内容工具316

7.1.3 Linux中的汇编语言324

7.2 实验一：Linux内核编译及添加系统调用328

7.2.1 设计目的和内容要求328

7.2.2 Linux系统调用的基本概念329

7.2.3 Linux添加系统调用的步骤331

7.2.4 Linux内核编译步骤332

7.3 实验二：Linux内核模块编程336

7.3.1 设计目的和内容要求336

7.3.2 Linux内核模块简介336

7.3.3 内核模块编程基础337

7.3.4 实验指南342

7.4 实验三：Linux进程管理345

7.4.1 设计目的和内容要求345

7.5 实验四：Linux设备驱动程序开发346

7.5.1 设计目的和内容要求346

7.5.2 Linux字符设备驱动程序的设计347

7.5.3 Linux字符设备驱动程序的编译及加载350

7.6 实验五：简单文件系统的实现351

7.6.1 设计目的和内容要求351

7.6.2 预备知识352

7.6.3 实例系统的设计与实现354

参考文献359