操作系統(tǒng)原理與Linux實例設(shè)計（第2版）

第1章 概述 1
1．1 計算機系統(tǒng)資源與操作系統(tǒng) 1
1．2 操作系統(tǒng)的發(fā)展 4
1．2．1 推動操作系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵因素 4
1．2．2 操作系統(tǒng)發(fā)展的幾個典型轉(zhuǎn)變 5
1．2．3 操作系統(tǒng)的進一步發(fā)展 7
1．3 現(xiàn)代操作系統(tǒng)的設(shè)計概述 8
1．3．1 操作系統(tǒng)的功能性需求 8
1．3．2 操作系統(tǒng)的非功能性需求 12
1．3．3 操作系統(tǒng)依賴的硬件平臺 13
1．3．4 操作系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) 14
1．3．5 操作系統(tǒng)中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 17
1．4 Linux操作系統(tǒng)簡介 18
1．4．1 Linux的起源及特性 18
1．4．2 Linux系統(tǒng)運行的基本硬件
平臺 19
1．4．3 主流Linux操作系統(tǒng)版本簡介 19
1．5 Linux的系統(tǒng)調(diào)用分析 21
1．5．1 系統(tǒng)調(diào)用的含義 21
1．5．2 系統(tǒng)調(diào)用的作用 21
1．5．3 系統(tǒng)調(diào)用的工作原理 22
1．5．4 Linux系統(tǒng)調(diào)用的相關(guān)數(shù)據(jù)
結(jié)構(gòu) 22
1．5．5 Linux新型快速系統(tǒng)調(diào)用機制
簡析 23
1．6 Linux的系統(tǒng)調(diào)用設(shè)計 24
1．6．1 添加一個系統(tǒng)調(diào)用 24
1．6．2 系統(tǒng)調(diào)用測試 26
1．6．3 系統(tǒng)調(diào)用過程分析 26
習題 29
第2章 進程的并發(fā)控制 30
2．1 并發(fā)、程序與進程 30
2．1．1 并發(fā)概述 30
2．1．2 程序的順序執(zhí)行與并發(fā)執(zhí)行 31
2．1．3 進程及其運行環(huán)境 33
2．2 進程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換 35
2．2．1 五狀態(tài)進程模型 35
2．2．2 進程的掛起狀態(tài)與七狀態(tài)進程
模型 37
2．2．3 Linux的進程及其狀態(tài)轉(zhuǎn)換 39
2．3 操作系統(tǒng)對進程的控制 41
2．3．1 操作系統(tǒng)內(nèi)核 41
2．3．2 進程的構(gòu)成及進程的組織 43
2．3．3 進程控制塊 44
2．3．4 操作系統(tǒng)對進程的控制 47
2．3．5 Linux對進程的控制 50
2．3．6 Linux的內(nèi)核機制 52
2．4 線程――另一種并發(fā)實體 55
2．4．1 進程與線程 55
2．4．2 多線程并發(fā) 56
2．4．3 線程的類型 57
2．4．4 Linux的進程與線程管理 58
2．5 進程調(diào)度 59
2．5．1 調(diào)度的目標、原則和方式 60
2．5．2 調(diào)度的類型 61
2．5．3 進程調(diào)度算法 63
2．5．4 實時系統(tǒng)與實時任務(wù)調(diào)度 66
2．5．5 Linux的進程調(diào)度分析 69
2．5．6 Linux下時鐘中斷與進程調(diào)度
的關(guān)系 75
2．6 進程并發(fā)控制：互斥與同步 77
2．6．1 并發(fā)控制 77
2．6．2 互斥與同步的解決策略 80
2．6．3 互斥/同步問題：生產(chǎn)者/
消費者問題 89
2．6．4 互斥/同步問題：讀者/寫者
問題 92
2．6．5 Linux通信實例 94
2．6．6 Linux信號量分析 97
2．7 進程死鎖 99
2．7．1 進程死鎖的原因 100
2．7．2 解決死鎖的方法 101
2．7．3 預(yù)防死鎖 102
2．7．4 避免死鎖 103
2．7．5 檢測并解除死鎖 107
2．8 死鎖問題：哲學(xué)家進餐問題 108
習題 110
第3章 存儲管理 113
3．1 存儲管理子系統(tǒng)概述 113
3．1．1 存儲分配 113
3．1．2 地址映射 114
3．1．3 存儲保護 116
3．1．4 存儲共享 116
3．1．5 存儲擴充 117
3．2 簡單存儲管理技術(shù) 117
3．2．1 簡單存儲分區(qū)技術(shù) 117
3．2．2 簡單存儲分頁技術(shù) 121
3．2．3 簡單存儲分段技術(shù) 125
3．2．4 簡單存儲段頁式技術(shù) 127
3．3 虛擬存儲管理技術(shù) 129
3．3．1 虛擬存儲技術(shù)概述 129
3．3．2 虛擬存儲分頁技術(shù) 131
3．3．3 虛擬存儲分段技術(shù) 132
3．3．4 虛擬存儲段頁式技術(shù) 133
3．3．5 虛擬存儲系統(tǒng)的軟件策略 134
3．4 Linux的虛擬內(nèi)存管理 143
3．4．1 80386分段機制在Linux系統(tǒng)中
的實現(xiàn) 144
3．4．2 80386的分頁機制在Linux系統(tǒng)
中的實現(xiàn) 148
3．4．3 Linux虛擬內(nèi)存管理的實現(xiàn) 152
3．5 Linux存儲器管理案例分析 157
3．5．1 共享存儲分析 157
3．5．2 共享存儲的修改與測試 172
習題 175
第4章 設(shè)備管理 177
4．1 設(shè)備管理子系統(tǒng)概述 177
4．1．1 設(shè)備管理的主要功能 177
4．1．2 設(shè)備管理分層模型 178
4．1．3 I/O控制方式 179
4．2 設(shè)備分配 180
4．2．1 相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 180
4．2．2 設(shè)備分配算法 182
4．3 I/O緩沖技術(shù) 184
4．4 虛擬設(shè)備 186
4．5 磁盤設(shè)備的管理 189
4．6 Linux的設(shè)備管理 193
4．6．1 Linux驅(qū)動程序的設(shè)計框架 194
4．6．2 Linux內(nèi)核模塊驅(qū)動程序
設(shè)計 198
4．6．3 驅(qū)動程序測試 203
習題 204
第5章 文件管理系統(tǒng) 205
5．1 文件管理子系統(tǒng)概述 205
5．2 文件目錄 206
5．3 文件的邏輯組織與訪問 208
5．4 文件的物理組織 211
5．4．1 文件存儲空間的分配技術(shù) 213
5．4．2 空閑空間的管理 217
5．5 Linux的虛擬文件系統(tǒng) 219
5．5．1 VFS文件系統(tǒng)的作用 220
5．5．2 VFS文件系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 220
5．5．3 主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)間的關(guān)系 229
5．6 文件系統(tǒng)分析與設(shè)計 229
5．6．1 文件系統(tǒng)的操作集 230
5．6．2 物理文件系統(tǒng)的注冊 235
5．6．3 文件系統(tǒng)的安裝 238
5．6．4 文件系統(tǒng)的設(shè)計與測試 241
習題 245
第6章 嵌入式操作系統(tǒng) 246
6．1 嵌入式操作系統(tǒng)概述 246
6．1．1 無處不在的嵌入式系統(tǒng) 246
6．1．2 嵌入式軟件系統(tǒng) 247
6．1．3 嵌入式操作系統(tǒng)及其特點 248
6．1．4 嵌入式操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 249
6．1．5 嵌入式實時內(nèi)核和擴展組件 251
6．2 任務(wù)管理與調(diào)度 251
6．2．1 任務(wù)及其管理 251
6．2．2 任務(wù)調(diào)度 252
6．3 任務(wù)間的同步、互斥與通信 254
6．3．1 信號量 254
6．3．2 事件 256
6．3．3 異步信號 256
6．3．4 消息隊列 256
6．3．5 管道 257
6．4 中斷管理 258
6．4．1 中斷處理過程 258
6．4．2 中斷嵌套 259









6．5 時鐘管理 260
6．5．1 實時時鐘和系統(tǒng)時鐘 260
6．5．2 時間管理 260
6．6 內(nèi)存與設(shè)備管理 261
6．6．1 內(nèi)存管理 261
6．6．2 設(shè)備管理 263
6．7 嵌入式文件系統(tǒng) 264
6．8 嵌入式操作系統(tǒng)與通用操作系統(tǒng)
的比較 265
6．9 代表性嵌入式操作系統(tǒng) 265
6．9．1 VxWorks 266
6．9．2 Windows Phone 267
6．9．3 Embedded Linux 267
6．9．4 Symbian 267
6．9．5 iOS系統(tǒng) 268
6．9．6 Android系統(tǒng) 268
習題 275
參考文獻 276