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第1章操作系统概论1
1.1操作系统的概念1
1.1.1操作系统的定义1
1.1.2操作系统的特征1
1.1.3操作系统的功能2
1.1.4操作系统的设计目标4
1.2操作系统的发展过程5
1.2.1未配置操作系统的计算机系统5
1.2.2单道批处理系统5
1.2.3多道批处理系统6
1.2.4分时操作系统8
1.2.5实时操作系统9
1.2.6微机操作系统10
1.2.7网络操作系统11
1.2.8分布式操作系统11
1.2.9操作系统的进一步发展12
1.3操作系统的结构14
1.3.1整体结构14
1.3.2模块化结构14
1.3.3分层式14
1.3.4微内核结构15
1.3.5外核结构15
1.4系统调用16
1.4.1系统调用的基本概念16
1.4.2系统调用的类型16
1.5思政案例18
1.5.1思政元素18
1.5.2课程思政案例18
小结19
思考练习19
第2章进程的描述与控制21
2.1前驱图和程序执行21
2.1.1前驱图21
2.1.2程序顺序执行21
2.1.3程序并发执行22
2.1.4程序并发执行的条件23
2.2进程的描述24
2.2.1进程的定义与特征24
2.2.2进程的基本状态与转换25
2.2.3进程挂起27
2.3进程控制29
2.3.1进程的创建29
2.3.2进程的切换30
2.3.3上下文切换30
2.3.4进程的终止30
2.3.5进程的阻塞与唤醒30
2.3.6进程的挂起与激活31
2.4进程通信31
2.4.1进程通信的类型31
2.4.2消息传递通信的实现方式32
2.5线程的概念33
2.5.1线程的引入33
2.5.2线程与进程的关系35
2.5.3线程的管理35
2.6思政案例36
2.6.1思政元素36
2.6.2课程思政案例37
小结38
思考练习38
第3章处理器调度与死锁40
3.1处理器调度概述40
3.1.1处理器调度的层次40
3.1.2作业和作业调度42
3.1.3进程调度42
3.2调度算法44
3.2.1调度算法的目标44
3.2.2先来先服务调度算法44
3.2.3短作业（进程）优先算法45
3.2.4优先级调度算法45
3.2.5时间片轮转算法46
3.2.6多级队列调度算法47
3.2.7多级反馈队列调度算法47
3.2.8高响应比优先调度算法48
3.2.9基于公平原则的调度算法49
3.3实时调度49
3.3.1实现实时调度的基本条件49
3.3.2实时调度算法分类50
3.3.3最早截止时间优先算法50
3.3.4最低松弛度优先算法50
3.3.5优先级倒置51
3.4死锁概述52
3.4.1资源问题52
3.4.2死锁的定义、产生的原因、必要条件53
3.4.3资源分配图53
3.4.4死锁的预防53
3.4.5死锁的避免54
3.4.6死锁的检测和解除54
3.5思政案例55
3.5.1思政元素55
3.5.2课程思政案例56
小结58
思考练习58
第4章并发控制——互斥与同步59
4.1并发原理59
4.1.1进程的互斥59
4.1.2进程的同步59
4.1.3信号量机制60
4.1.4信号量的使用方法60
4.1.5信号量的应用实例60
4.2经典同步问题61
4.2.1生产者消费者问题61
4.2.2读者写者问题62
4.2.3哲学家进餐问题65
4.2.4理发师问题67
4.3管程70
4.3.1管程的基本概念70
4.3.2条件变量70
4.3.3使用管程解决生产者消费者问题71
4.4思政案例73
4.4.1思政元素73
4.4.2课程思政案例74
小结75
思考练习75
第5章存储器管理76
5.1存储器管理概述76
5.1.1存储器的层次结构76
5.1.2程序的装入与链接77
5.1.3对换与覆盖77
5.2连续分配存储管理方式78
5.2.1单一连续分配79
5.2.2固定分区分配79
5.2.3动态分区分配80
5.2.4可重定位分区分配81
5.3分页存储管理82
5.3.1分页存储管理的基本原理82
5.3.2地址变换机构84
5.3.3引入快表后的内存有效访问时间86
5.3.4两级页表和多级页表86
5.3.5反置页表88
5.4分段存储管理88
5.4.1分段存储管理方式的引入88
5.4.2分段存储管理的基本原理89
5.4.3信息共享89
5.5段页式存储管理90
5.5.1基本原理90
5.5.2地址结构90
5.5.3段表与页表91
5.5.4地址变换过程91
5.6思政案例92
5.6.1思政元素92
5.6.2课程思政案例93
小结94
思考练习94
第6章虚拟存储器95
6.1虚拟存储器的引入95
6.1.1传统存储管理方式的特征95
6.1.2局部性原理95
6.1.3虚拟存储器的概念与特征96
6.1.4虚拟存储器的实现方法96
6.2请求分页存储管理方式97
6.2.1缺页中断的处理98
6.2.2作业运行时的页面走向100
6.3页面置换算法102
6.3.1最佳页面置换算法103
6.3.2先进先出置换算法103
6.3.3最近最久未使用置换算法105
6.3.4最少使用置换算法106
6.3.5Clock置换算法106
6.3.6页面缓冲算法106
6.3.7请求分页系统的内存有效访问时间107
6.4工作集理论和抖动问题107
6.4.1多道程序度与“抖动”107
6.4.2工作集109
6.4.3“抖动”的预防方法110
6.5请求分段存储管理111
6.5.1请求分段存储管理的硬件支持111
6.5.2分段的共享与保护111
6.6思政案例112
6.6.1思政元素112
6.6.2课程思政案例112
小结114
思考练习114
第7章输入/输出系统115
7.1I/O系统的功能、模型与接口115
7.1.1I/O系统的基本功能115
7.1.2I/O系统的层次结构及模型117
7.1.3I/O系统的接口118
7.2I/O设备与设备控制器120
7.2.1I/O设备120
7.2.2设备控制器120
7.2.3内存映像I/O121
7.2.4I/O通道121
7.2.5I/O设备的控制方式122
7.3中断技术122
7.3.1中断的基本概念122
7.3.2中断处理程序123
7.4设备驱动程序123
7.4.1设备驱动程序概述123
7.4.2设备驱动程序的执行过程124
7.4.3设备驱动程序的框架125
7.5与设备无关的I/O软件126
7.5.1与设备无关软件的基本概念126
7.5.2与设备无关软件的共有操作126
7.5.3设备分配与回收127
7.5.4逻辑设备名映射到物理设备名128
7.5.5I/O调度129
7.6用户层的I/O软件130
7.6.1系统调用与库函数130
7.6.2SPOOLing系统131
7.7缓冲区管理132
7.7.1缓冲的引入132
7.7.2单缓冲区与双缓冲区133
7.7.3设备驱动程序133
7.7.4环形缓冲区134
7.7.5缓冲池134
7.7.6缓存135
7.8磁盘性能概述和磁盘调度135
7.8.1磁盘性能概述135
7.8.2早期的磁盘调度算法136
7.8.3基于扫描的磁盘调度算法136
7.9思政案例137
7.9.1思政元素137
7.9.2课程思政案例137
小结139
思考练习139
第8章文件管理140
8.1文件和文件系统140
8.1.1文件、记录和数据项140
8.1.2文件名和文件类型140
8.1.3文件系统的层次结构141
8.1.4文件操作141
8.2文件目录的概念142
8.2.1文件控制块和索引节点142
8.2.2简单的文件目录143
8.2.3树状目录144
8.2.4无环图目录144
8.2.5目录查询技术145
8.3文件的逻辑结构146
8.3.1文件逻辑结构的类型146
8.3.2顺序文件146
8.3.3索引文件147
8.3.4索引顺序文件147
8.3.5直接文件和哈希文件147
8.4文件的物理结构147
8.4.1连续分配148
8.4.2链接分配148
8.4.3索引分配150
8.5文件共享151
8.5.1利用有向无环图实现文件共享151
8.5.2利用符号链接实现文件共享152
8.6思政案例153
8.6.1思政元素153
8.6.2课程思政案例153
小结154
思考练习154
第9章操作系统的安全和保护155
9.1操作系统安全基础155
9.1.1操作系统的安全特征155
9.1.2操作系统的安全威胁方式156
9.2操作系统面临的安全威胁156
9.2.1恶意用户与非法访问157
9.2.2系统漏洞与弱点157
9.2.3恶意代码与病毒157
9.2.4端口扫描与网络攻击158
9.2.5用户误操作与内部威胁158
9.3操作系统的安全机制158
9.3.1加密机制158
9.3.2认证机制159
9.3.3授权机制159
9.3.4审计机制160
9.3.5访问控制机制160
9.4操作系统安全策略与管理163
9.4.1操作系统安全策略的制定163
9.4.2操作系统安全策略的实施164
9.4.3操作系统安全管理165
9.5操作系统安全与社会责任165
9.5.1政府责任: 构建安全法律框架与国际合作165
9.5.2企业责任: 技术创新与责任担当165
9.5.3用户责任: 提升安全意识与自我保护能力166
9.5.4社会监督: 构建全民参与的监督体系166
小结166
思考练习167
参考文献168
