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第1章引言1

1.1什么是操作系统2

1.1.1操作系统作为虚拟机2

1.1.2操作系统作为资源管理器3

1.2操作系统发展历史3

1.2.1第一代计算机（1945～1955）：真空管和插板3

1.2.2第二代计算机（1955～1965）：晶体管和批处理系统4

1.2.3第三代计算机（1965～1980）：集成电路芯片和多道程序5

1.2.4第四代计算机（1980～现在）：个人计算机8

1.2.5MINIX的历史9

1.3操作系统基本概念10

1.3.1进程10

1.3.2文件12

1.3.3外壳（shell）14

1.4系统调用15

1.4.1进程管理系统调用17

1.4.2信号管理系统调用19

1.4.3文件管理系统调用20

1.4.4目录管理系统调用24

1.4.5保护系统调用26

1.4.6时间管理系统调用27

1.5操作系统结构27

1.5.1整体式系统27

1.5.2层次式系统28

1.5.3虚拟机系统29

1.5.4客户/服务器系统31

1.6各章内容简介32

小结33

习题33

第2章进程35

2.1进程介绍35

2.1.1进程模型35

2.1.2进程的实现38

2.1.3线程40

2.2进程间通信42

2.2.1竞争条件42

2.2.2临界区43

2.2.3忙等待的互斥44

2.2.4睡眠和唤醒47

2.2.5信号量49

2.2.6管程51

2.2.7消息传递54

2.3经典IPC问题56

2.3.1哲学家进餐问题56

2.3.2读者-写者问题59

2.3.3理发师睡觉问题60

2.4进程调度61

2.4.1时间片轮转调度63

2.4.2优先级调度64

2.4.3多重队列65

2.4.4最短作业优先66

2.4.5保证调度算法67

2.4.6彩票调度算法67

2.4.7实时调度68

2.4.8两级调度法69

2.4.9策略与机制69

2.5MINIX进程概述70

2.5.1MINIX的内部结构70

2.5.2MINIX中的进程管理71

2.5.3MINIX中的进程间通信73

2.5.4MINIX中的进程调度73

2.6MINIX中进程的实现74

2.6.1MINIX源代码的组织74

2.6.2公共头文件76

2.6.3MINIX头文件80

2.6.4进程数据结构和头文件84

2.6.5引导MINIX90

2.6.6系统初始化92

2.6.7MINIX的中断处理96

2.6.8MINIX的进程间通信103

2.6.9MINIX的进程调度105

2.6.10与硬件相关的核心支持106

2.6.11公用程序和核心库109

小结111

习题111

第3章输入/输出系统115

3.1I/O硬件原理115

3.1.1I/O设备115

3.1.2设备控制器116

3.1.3存储器直接存取（DMA）118

3.2I/O软件原理119

3.2.1I/O软件的目标119

3.2.2中断处理程序120

3.2.3设备驱动程序121

3.2.4与硬件无关的I/O软件121

3.2.5用户空间的I/O软件123

3.3死锁124

3.3.1资源124

3.3.2死锁原理125

3.3.3鸵鸟算法128

3.3.4死锁检测和恢复128

3.3.5死锁预防129

3.3.6死锁避免130

3.4MINIX I/O系统概述134

3.4.1MINIX的中断处理程序134

3.4.2MINIX的设备驱动程序135

3.4.3MINIX中与设备无关的I/O软件138

3.4.4MINIX中用户级I/O软件138

3.4.5MINIX的死锁处理138

3.5MINIX中的块设备139

3.5.1MINIX中块设备驱动程序概述139

3.5.2公用块设备驱动程序软件141

3.5.3驱动程序库143

3.6RAM盘145

3.6.1RAM盘硬件和软件145

3.6.2MINIX中的RAM盘驱动程序概述146

3.6.3MINIX中的RAM盘驱动程序实现147

3.7磁盘148

3.7.1磁盘硬件148

3.7.2磁盘软件150

3.7.3MINIX中的硬盘驱动程序概述154

3.7.4MINIX中的硬盘驱动程序实现157

3.7.5软盘处理163

3.8时钟165

3.8.1时钟硬件165

3.8.2时钟软件166

3.8.3MINIX时钟驱动程序概述168

3.8.4MINIX时钟驱动程序的实现171

3.9终端174

3.9.1终端硬件174

3.9.2终端软件178

3.9.3MINIX中终端驱动程序概述184

3.9.4设备无关终端驱动程序的实现196

3.9.5键盘驱动程序的实现210

3.9.6显示驱动程序的实现214

3.10MINIX中的系统任务220

小结226

习题227

第4章存储器管理231

4.1基本的内存管理231

4.1.1没有交换和分页的单道程序231

4.1.2固定分区的多道程序232

4.2交换234

4.2.1使用位图的内存管理236

4.2.2使用链表的内存管理236

4.3虚拟存储器238

4.3.1分页238

4.3.2页表241

4.3.3TLBs——翻译后援存储器244

4.3.4逆向页表246

4.4页面替换算法247

4.4.1最优页面替换算法247

4.4.2最近未使用页面替换算法248

4.4.3先进先出页面替换算法248

4.4.4第二次机会页面替换算法249

4.4.5时钟页面替换算法249

4.4.6最久未使用页面替换算法250

4.4.7用软件模拟LRU250

4.5分页系统中的设计问题252

4.5.1工作集模型252

4.5.2局部与全局分配策略253

4.5.3页面大小255

4.5.4虚拟存储器界面256

4.6分段257

4.6.1纯分段系统的实现259

4.6.2分段和分页结合：MULTICS260

4.6.3分段和分页结合：Intel的Pentium262

4.7MINIX内存管理概览267

4.7.1内存布局267

4.7.2消息处理270

4.7.3内存管理器数据结构和算法271

4.7.4FORK，EXIT和WAIT系统调用274

4.7.5EXEC系统调用275

4.7.6BRK系统调用278

4.7.7信号处理278

4.7.8其他系统调用283

4.8MINIX中内存管理的实现283

4.8.1头文件和数据结构283

4.8.2主程序285

4.8.3FORK，EXIT和WAIT的实现286

4.8.4EXEC的实现288

4.8.5BRK的实现289

4.8.6信号处理的实现289

4.8.7其他系统调用的实现294

4.8.8内存管理器工具295

小结296

习题297

第5章文件系统300

5.1文件300

5.1.1文件命名301

5.1.2文件结构302

5.1.3文件类型303

5.1.4文件存取304

5.1.5文件属性305

5.1.6文件操作306

5.2目录307

5.2.1层次目录系统307

5.2.2路径名308

5.2.3目录操作309

5.3文件系统的实现311

5.3.1实现文件311

5.3.2实现目录313

5.3.3磁盘空间管理316

5.3.4文件系统的可靠性318

5.3.5文件系统性能321

5.3.6日志结构的文件系统323

5.4安全性325

5.4.1安全环境325

5.4.2著名的安全缺陷326

5.4.3一般的安全性攻击329

5.4.4安全性的设计原则330

5.4.5用户验证331

5.5保护机制334

5.5.1保护域334

5.5.2存取控制表336

5.5.3权限336

5.5.4隐藏通道337

5.6MINIX文件系统概述339

5.6.1消息339

5.6.2文件系统布局341

5.6.3位图343

5.6.4i-节点344

5.6.5块高速缓存346

5.6.6目录和路径347

5.6.7文件描述符348

5.6.8文件锁350

5.6.9管道和设备文件350

5.6.10一个例子：READ系统调用351

5.7MINIX文件系统的实现352

5.7.1头文件和全局变量352

5.7.2表的管理355

5.7.3主程序362

5.7.4对单个文件的操作363

5.7.5目录和路径370

5.7.6其他系统调用373

5.7.7I/O设备界面376

5.7.8一般的实用程序377

小结378

习题378

第6章阅读材料和参考文献381

6.1推荐的进一步阅读材料381

6.1.1介绍和概论381

6.1.2进程382

6.1.3输入/输出383

6.1.4存储器管理383

6.1.5文件系统384

6.2按字母排序的参考文献384