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第1章 操作系统概述1

1.1计算机系统概述1

1.1.1计算机硬件系统1

1.1.2计算机软件系统3

1.1.3计算机系统的层次结构3

1.2操作系统概述4

1.2.1操作系统的定义4

1.2.2操作系统的功能5

1.3操作系统的发展6

1.3.1无操作系统的计算机6

1.3.2批处理阶段7

1.3.3操作系统的形成9

1.3.4操作系统的发展方向9

1.4操作系统的分类9

1.4.1多道批处理系统10

1.4.2分时系统10

1.4.3实时系统11

1.4.4个人计算机操作系统12

1.4.5嵌入式操作系统12

1.4.6多处理机操作系统12

1.4.7 网络操作系统13

1.4.8分布式操作系统13

1.5操作系统结构14

1.5.1单体结构14

1.5.2层次结构模型14

1.5.3虚拟机结构15

1.5.4客户机/服务器模型与微核结构15

1.6操作系统的特性及性能评价16

1.6.1操作系统的特性16

1.6.2操作系统的主要性能指标17

小结18

思考与练习题19

第2章 进程与线程20

2.1进程概述20

2.1.1程序与计算20

2.1.2进程的定义21

2.1.3进程与程序的联系与区别21

2.1.4进程的特征22

2.2进程的状态和进程控制块22

2.2.1进程的状态22

2.2.2进程控制块25

2.2.3进程控制块的组织26

2.3进程控制27

2.4线程28

2.4.1线程的概念28

2.4.2线程与进程的比较29

2.4.3线程的实现30

2.5处理机调度32

2.5.1作业调度32

2.5.2交换调度36

2.5.3进程调度37

小结42

思考与练习题43

第3章 进程同步与死锁44

3.1进程的互斥与同步44

3.1.1临界资源和临界区45

3.1.2进程互斥的实现46

3.1.3进程同步的实现51

3.1.4经典的同步与互斥问题53

3.1.5管程59

3.2进程通信61

3.2.1共享存储区61

3.2.2消息通信62

3.2.3管道通信62

3.3死锁63

3.3.1死锁的概念63

3.3.2死锁产生的原因和必要条件64

3.3.3解决死锁问题的基本方法65

3.3.4死锁的预防66

3.3.5死锁的避免67

3.3.6死锁的检测和解除70

3.3.7饥饿72

小结72

思考与练习题73

第4章 存储管理75

4.1存储管理概述75

4.1.1计算机存储系统分层结构75

4.1.2用户程序的处理过程76

4.1.3存储管理的基本概念77

4.2分区存储管理79

4.2.1单一连续区存储管理79

4.2.2固定分区存储管理79

4.2.3可变式分区存储管理80

4.2.4内存碎片与移动83

4.3覆盖与交换84

4.3.1覆盖84

4.3.2交换84

4.4分页式存储管理85

4.4.1分页式存储器的基本原理85

4.4.2分页式存储管理的地址映射86

4.4.3联想存储器和快表87

4.4.4多级页表87

4.5请求页式存储管理89

4.5.1虚拟存储器的原理89

4.5.2请求页式原理89

4.5.3请求页式存储器的地址映射90

4.5.4页面置换算法91

4.5.5系统抖动92

4.5.6请求页式存储管理性能分析93

4.6分段式存储管理94

4.6.1分段存储器的原理94

4.6.2分段存储器地址映射94

4.6.3分段和分页的比较95

4.7段页式存储管理95

小结96

思考与练习题97

第5章 设备管理98

5.1 I/O系统的硬件98

5.1.1 I/O系统的结构98

5.1.2设备的类型99

5.1.3设备控制器100

5.1.4通道101

5.1.5 I/O控制方式103

5.2 I/O系统的软件105

5.2.1 I/O软件的设计目标105

5.2.2中断处理程序105

5.2.3设备无关性软件106

5.2.4用户空间的I/O软件107

5.2.5 I/O软件的层次结构107

5.3缓冲技术108

5.3.1缓冲的引入108

5.3.2单缓冲108

5.3.3双缓冲109

5.3.4循环缓冲109

5.3.5缓冲池110

5.4设备分配112

5.4.1设备分配的原则与策略112

5.4.2设备分配的数据结构113

5.4.3设备的分配流程115

5.5 I/O控制115

5.5.1 I/O控制的概念115

5.5.2 I/O控制的功能115

5.5.3 I/O控制的实现116

5.5.4设备驱动程序116

5.6虚拟设备117

5.6.1虚拟设备的概念117

5.6.2 SPOOLing系统118

5.7硬盘管理119

5.7.1硬盘的结构与原理119

5.7.2硬盘的性能参数121

5.7.3硬盘调度算法122

5.7.4磁盘调度算法的比较124

5.7.5 RAID125

小结127

思考与练习题128

第6章 文件系统130

6.1文件系统概述130

6.1.1文件的概念130

6.1.2文件系统132

6.2文件的结构与存取方法134

6.2.1文件的逻辑结构134

6.2.2文件的物理结构135

6.2.3文件的存取方法137

6.3辅存空间管理138

6.3.1辅存空间分配138

6.3.2空闲空间管理141

6.4文件目录管理144

6.4.1文件目录概念144

6.4.2文件目录结构145

6.4.3文件目录操作148

6.5文件的共享与保护148

6.5.1文件的共享149

6.5.2文件的保护149

6.6文件系统的用户接口150

小结151

思考与练习题152

第7章 操作系统安全154

7.1操作系统安全概述154

7.1.1操作系统的威胁源154

7.1.2操作系统安全的含义157

7.1.3操作系统的安全功能157

7.1.4操作系统漏洞扫描与安全评测的概念158

7.1.5操作系统安全评测方法159

7.1.6操作系统安全评测准则159

7.2操作系统的安全机制161

7.2.1硬件安全162

7.2.2标识与鉴别163

7.2.3访问控制163

7.2.4密码技术166

7.2.5监控与审计日志167

小结167

思考与练习题168

第8章 引导程序的设计169

8.1 PC机启动过程169

8.2引导程序的设计170

8.2.1 FAT文件系统170

8.2.2内存的布局175

8.2.3引导程序的设计175

8.2.4引导程序的设计实践177

8.2.5在虚拟机环境中引导系统181

8.3一个简单的命令处理程序设计181

8.3.1EXE可执行文件格式182

8.3.2EXE启动代码183

8.3.3 MOS命令处理程序的处理过程184

8.3.4 MOS命令处理程序的实践184

8.4 MOS操作系统的层次结构189

小结189

实践题190

第9章 进程管理实践191

9.1 MOS系统进程管理概述191

9.1.1进程的调度算法191

9.1.2进程状态的变化及进程控制块192

9.1.3实现进程控制的全局变量193

9.1.4系统调用的实现194

9.1.5进程上下文切换195

9.1.6进程堆栈初始化195

9.1.7 MOS系统进程控制196

9.1.8 IDLE进程的设计197

9.1.9用户进程优先级198

9.2时钟中断处理程序199

9.2.1与时钟相关的概念199

9.2.2 8253/8254可编程定时/计数器199

9.2.3时钟中断处理程序的设计200

9.2.4与时间相关的函数介绍202

9.2.5进程管理初始化203

9.3进程状态变迁实践203

9.3.1用户系统调用接口203

9.3.2用户应用程序的设计204

9.3.3用户应用程序的实践204

9.4进程的同步与互斥206

9.4.1信号量的实现206

9.4.2用户系统调用接口207

9.4.3利用信号量实现进程互斥的实践208

9.4.4利用信号量实现进程同步的实践211

小结214

实践题214

第10章 存储管理实践215

10.1 MOS存储管理概述215

10.1.1 MOS系统存储管理215

10.1.2 MOS系统内存管理系统调用216

10.1.3内存管理初始化217

10.2 MOS存储管理实践217

10.2.1用户系统调用接口217

10.2.2内存分配与回收实践218

小结220

实践题221

第11章 文件系统实践222

11.1 MOS文件系统概述222

11.1.1 MOS文件系统数据结构的定义222

11.1.2文件系统调用功能223

11.2 MOS文件系统实践226

11.2.1用户系统调用接口226

11.2.2写文件应用程序的实践227

11.2.3读文件应用程序的实践230

小结233

实践题233

第12章 设备管理实践234

12.1 PC机中断系统简介234

12.1.1中断原理234

12.1.2 PC机中断子系统236

12.1.3中断向量表236

12.2异步串行通信适配器INS 8250简介236

12.3 MOS系统的异步串行通信239

12.3.1设备管理数据结构239

12.3.2串行通信设备的初始化及串口中断处理程序240

12.3.3串行通信设备管理系统调用240

12.4 MOS系统的异步串行通信实践241

12.4.1用户系统调用接口241

12.4.2异步通信实践242

小结246

实践题246

附录A常用工具的用法247

A.1 NASM汇编器247

A.1.1 NASM汇编器的介绍247

A.1.2 NASM用法与MASM的区别247

A.2 Bochs介绍248

A 2.1 Bochs的安装248

A 2.2设置Bochs系统248

A.2.3 Bochs常用调试命令249

A.3 MOS系统中用到的Borland C++函数介绍251

附录B MOS系统开发环境的建立255

B.1 MOS软硬件环境255

B.2软件的安装255

B.3创建映像文件256

B.3.1利用Bochs软件自带的Image生成工具256

B.3.2利用WinImage创建DOS格式软盘映像文件257

附录C MOS软件包目录结构258

附录D BIOS功能调用261

D.1 T 0x10视频服务功能表261

D.2 T 0x13磁盘服务功能262

主要参考文献263