操作系統(tǒng)教程

第1章 操作系統(tǒng)概論
1.1 操作系統(tǒng)是什么與為什么
1.1.1 引言：你所用過的操作系統(tǒng)
1.1.2 操作系統(tǒng)是什么與做什么
1.1.3 操作系統(tǒng)的規(guī)模、數(shù)量與重要性
1.2 操作系統(tǒng)如何工作
1.2.1 操作系統(tǒng)的第一個工作：負責所有程序的啟動和結(jié)束
1.2.2 操作系統(tǒng)的第二個工作：在用戶程序中調(diào)用操作系統(tǒng)——系統(tǒng)調(diào)用和中斷
1.2.3 操作系統(tǒng)的第三個工作：為常用基本操作提供現(xiàn)成實用程序
1.2.4 操作系統(tǒng)的第四個工作：解決效率和安全問題——并發(fā)技術(shù)等
1.3 從各種角度看操作系統(tǒng)
1.3.1 操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
1.3.2 操作系統(tǒng)的接口
1.3.3 操作系統(tǒng)的工作過程
1.3.4 操作系統(tǒng)的特點
1.3.5 操作系統(tǒng)的類型
1.3.6 操作系統(tǒng)的各種別名、比喻和觀點
1.4 操作系統(tǒng)發(fā)展簡史
1.5 目前常用操作系統(tǒng)簡介：Windows、UNIX、Linux等
習題1
第2章 處理機管理
2.1 處理機管理概述
2.1.1 CPU硬件使用特性
2.1.2 用戶對CPU的使用要求和操作系統(tǒng)CPU管理功能的工作任務(wù)
2.2 單任務(wù)模型
2.3 多任務(wù)模型之一：進程模型
2.3.1 中斷、并發(fā)、進程概念
2.3.2 進程模型概述
2.3.3 用戶如何讓幾個進程并發(fā)運行：多窗口，后臺符，fork
2.3.4 進程三態(tài)轉(zhuǎn)換分析
2.3.5 進程模型實現(xiàn)機制
2.3.6 專題：棧、程序文件結(jié)構(gòu)與進程空間（進程映像）結(jié)構(gòu)
2.3.7 專題：可搶先、不可搶先、完全可搶先
2.3.8 專題：進程調(diào)度算法
2.4 Linux進程模型
2.4.1 Linux進程管理用戶界面
2.4.2 Linux進程模型功能特點和實現(xiàn)機制
2.4.3 Linux初始過程和進程層次
2.4.4 Linux進程表和任務(wù)結(jié)構(gòu)
2.4.5 Linux進程狀態(tài)
2.4.6 Linux中斷處理機制
2.4.7 Linux進程調(diào)度算法
2.4.8 例析：Shell和fork的內(nèi)部工作過程
2.5 多任務(wù)模型之二：線程模型簡介
2.6 Linux線程管理簡介
*2.7 作業(yè)管理
習題2
第3章 內(nèi)存管理
3.1 內(nèi)存管理概述
3.1.1 內(nèi)存概念、作用、性能指標和計算機存儲層次
3.1.2 內(nèi)存硬件接口使用特性：微觀角度（指令級）和宏觀角度（程序級）
3.1.3 用戶（程序）對內(nèi)存的使用要求
3.1.4 內(nèi)存管理的功能和任務(wù)
3.2 連續(xù)模式
3.2.1 無管理模式、覆蓋技術(shù)和動態(tài)裝入技術(shù)
3.2.2 單一分區(qū)模式和交換技術(shù)
3.2.3 固定分區(qū)模式和多道技術(shù)
3.2.4 可變分區(qū)模式和動態(tài)存儲分配技術(shù)
3.3 不連續(xù)模式之一：頁模式
3.3.1 實存頁模式的基本工作過程與結(jié)構(gòu)
3.3.2 虛存頁模式的基本工作過程和結(jié)構(gòu)
3.3.3 頁式實現(xiàn)專題討論（1）：虛存概念和作用
3.3.4 頁式實現(xiàn)專題討論（2）：進程頁表的實現(xiàn)——快表、頁表頁和頁目錄
3.3.5 頁式實現(xiàn)專題討論（3）：大而稀疏內(nèi)存使用
3.3.6 頁式實現(xiàn)專題討論（4）：頁分配策略——請求調(diào)頁、預(yù)先調(diào)頁和寫時復(fù)制
3.3.7 頁式實現(xiàn)專題討論（6）：頁淘汰策略、工作集理論和顛簸
3.3.8 頁模式評價、實際系統(tǒng)采用情況和本節(jié)小結(jié)
3.4 不連續(xù)模式之二/三：段模式和段頁式
3.4.1 段模式
3.4.2 段頁式
3.5 Linux內(nèi)存管理
3.6 本章總結(jié)
*3.6.1 內(nèi)存管理概念總結(jié)模型：四空間模型
3.6.2 各模式的比較
習題3
第4章 外存管理和文件系統(tǒng)
4.1 外存管理和文件系統(tǒng)概述
4.1.1 外存硬件接口特性
4.1.2 用戶對外存的使用要求
4.1.3 從文件定義看文件系統(tǒng)的界面高度和工作任務(wù)
4.2 文件系統(tǒng)用戶界面
4.2.1 文件級界面：文件屬性和文件操作
4.2.2 目錄級界面：目錄（樹）和鏈接
4.2.3 文件子系統(tǒng)級用戶界面
4.3 文件的實現(xiàn)
4.3.1 連續(xù)分配背景下的討論
4.3.2 不連續(xù)分配背景下的討論
4.3.3 各種分配策略的總結(jié)比較和綜合采用
4.4 目錄的實現(xiàn)
4.4.1 目錄樹結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)：目錄文件方法
4.4.2 硬鏈接的實現(xiàn)：設(shè)備目錄與文件目錄的分離
4.4.3 符號鏈接的實現(xiàn)
4.5 文件子系統(tǒng)的實現(xiàn)
4.6 文件系統(tǒng)性能改善機制
4.6.1 物理地址與存取單位的優(yōu)化
4.6.2 文件打開與關(guān)閉技術(shù)
4.6.3 文件共享
4.6.4 內(nèi)存緩沖區(qū)與緩沖池
4.6.5 磁臂調(diào)度技術(shù)
4.7 Linux文件系統(tǒng)
4.7.1 Linux文件系統(tǒng)用戶界面
4.7.2 文件系統(tǒng)類型無關(guān)層——虛擬文件系統(tǒng)VFS
4.7.3 文件系統(tǒng)類型相關(guān)層——重點簡介Ext2文件系統(tǒng)
4.7.4 mmap系統(tǒng)調(diào)用
4.8 本章總結(jié)和有關(guān)的文件系統(tǒng)模型
習題4
第5章 設(shè)備管理
5.1 設(shè)備管理概述
5.1.1 計算機外部設(shè)備的定義與分類
5.1.2 設(shè)備硬件接口特性
5.1.3 用戶對設(shè)備的使用要求
5.1.4 操作系統(tǒng)設(shè)備管理功能的任務(wù)
5.2 Linux/UNIX設(shè)備管理實例分析
5.2.1 Linux/UNIX設(shè)備管理用戶界面
5.2.2 Linux/UNIX設(shè)備管理內(nèi)部實現(xiàn)過程和結(jié)構(gòu)
5.3 設(shè)備管理界面和原理通述
5.3.1 操作系統(tǒng)設(shè)備管理用戶界面通述
5.3.2 操作系統(tǒng)設(shè)備管理功能的內(nèi)部實現(xiàn)結(jié)構(gòu)
5.3.3 操作系統(tǒng)設(shè)備管理功能的內(nèi)部工作過程
*5.3.4 速度匹配專題討論（1）：設(shè)備完成技術(shù)、同步和異步I/O
*5.3.5 速度匹配專題討論（2）：緩沖技術(shù)
*5.3.6 設(shè)備分配與共享技術(shù)專題討論：獨占、共享和虛擬設(shè)備
*5.3.7 速度匹配專題討論（3）：聯(lián)機、脫機和假脫機技術(shù)
*5.3.8 非編程式I/O技術(shù)專題討論：DMA、通道等
*5.3.9 設(shè)備驅(qū)動程序與核心間的接口規(guī)范例析：UNIXDDI/DKI標準
5.3.10 驅(qū)動程序例析：顯示器、鍵盤、打印機驅(qū)動程序、電源
5.3.11 即插即用、驅(qū)動程序和設(shè)備安裝與卸載、裝入、啟動、初始化、打開之間的區(qū)別與關(guān)系
習題5
第6章 進程通信
6.1 進程通信概述
6.2 進程互斥和同步機制
6.2.1 基本的硬件機制
6.2.2 軟件忙等互斥方案
6.2.3 軟件非忙等互斥方案：信號量及其變種
*6.2.4 由程序設(shè)計語言支持的進程互斥機制：管程
6.2.5 其他方案及其等價性
6.3 進程通信機制
6.4 死鎖和饑餓
*6.5 Linux進程通信
6.5.1 信號量、消息隊列、共享內(nèi)存
6.5.2 管道和有名管道
6.5.3 信號
習題6
第7章 操作系統(tǒng)高級教程內(nèi)容簡介
7.1 分布式、網(wǎng)絡(luò)、并行和嵌入式操作系統(tǒng)
7.1.1 計算機系統(tǒng)兩極分化的發(fā)展趨勢
7.1.2 分布式系統(tǒng)概述
7.1.3 并行操作系統(tǒng)
7.1.4 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)
7.1.5 分布式操作系統(tǒng)
7.1.6 機群與網(wǎng)格操作系統(tǒng)
7.1.7 嵌入式操作系統(tǒng)
7.2 操作系統(tǒng)性能評價
7.2.1 性能
7.2.2 可擴充性、可移植性、兼容性
7.2.3 安全性
7.2.4 可靠性和RAS技術(shù)
*7.2.5 低功耗
7.3 操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計
7.3.1 單體結(jié)構(gòu)模型
7.3.2 層次結(jié)構(gòu)模型
7.3.3 客戶/服務(wù)器模型（微核結(jié)構(gòu)）
習題7
參考文獻