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第一部分 概论1

第一章 引论1

1.1 系统概述1

1.1.1 计算机的硬件组织1

1.1.1.1 微型计算机的典型组织1

前言页1

1.1.1.2 大一小型计算机的硬件组织2

1.1.2 软件的层次与虚拟机的概念3

1.2.2 操作系统的形成和发展4

1.2 操作系统的形成和发展4

1.2.1 什么是操作系统4

1.3 多道程序设计的概念5

1.3.1 多道程序设计的引入5

1.3.2 多道程序设计的概念5

1.4 操作系统的功能和特性6

1.4.1 操作系统的功能6

1.4.2 操作系统的特性7

1.5.1 多道批处理操作系统8

1.5 操作系统的类型8

1.5.2 分时系统9

1.5.3 实时系统10

1.6 微型计算机及其操作系统的发展趋势10

第二章 操作系统的运行环境13

2.1 硬件环境13

2.1.1 中央处理机(CPU)13

2.1.1.1 特权指令13

2.1.1.3 程序状态字PSW14

2.1.1.2 处理机的状态14

2.1.2 主存储器15

2.1.2.1 存储器的类型15

2.1.2.2 存储分块15

2.1.2.3 存储保护16

2.1.3 缓冲技术17

2.1.4 中断技术17

2.1.4.1 中断的概念17

2.1.4.2 中断逻辑与中断寄存器18

2.1.4.3 中断类型19

2.1.4.5 中断处理20

2.1.4.4 中断响应与中断屏蔽20

2.1.5 时钟、时钟队列22

2.2 操作系统与其它系统软件的关系23

2.2.1 作业、作业步和进程的关系23

2.2.2 重定位的概念23

2.2.2.1 绝对地址、相对地址和逻辑地址空间23

2.2.2.2 静态重定位24

2.2.3 绝对装入程序和相对装入程序25

2.2.3.2 相对装入程序--连接装入程序26

2.2.3.1 绝对装入程序26

2.3 操作系统与人的接口27

2.3.1 作业控制语言28

2.3.2 联机作业控制--终端命令和会话语言29

2.3.2.1 终端命令29

2.3.2.2 会话语言30

2.4 固件--微程序设计概念30

2.4.1 微程序设计的概念30

2.4.2 微程序设计和操作系统31

2.4.3 微程序设计范例32

3.1.1 进程的引入35

3.1 进程的概念35

第二部分 多道程序设计基础--并行程序设计35

第三章 进程管理35

3.1.2 进程的定义36

3.2 进程的状态和进程控制块37

3.2.1 进程的状态及其变化37

3.2.2 进程控制块37

3.3 进程队列38

3.4 进程的管理40

3.4.1 进程的挂起和解除挂起40

3.4.2.1 建立进程原语41

3.4.2 进程的控制原语41

3.4.2.2 挂起进程原语42

3.4.2.3 解除挂起原语43

3.4.2.4 撤消进程原语43

3.4.2.5 改变进程优先数原语44

第四章 多道程序设计基础--并行程序设计46

4.1 顺序程序设计和并行程序设计概念46

4.1.1 顺序程序设计的特点46

4.1.2.1 并行程序设计的概念47

4.1.2 并行程序设计47

4.1.2.2 程序并行性的表示48

4.1.2.3 并行程序设计的特点49

4.2 进程间的同步与互斥53

4.2.1 临界段问题53

4.2.1.1 问题的提出53

4.2.1.2 软件解决办法54

4.2.2 同步与互斥的执行工具58

4.2.2.1 硬件指令58

4.2.2.3 P、V操作60

4.2.2.2 信号量60

4.3 同步机构应用62

4.3.1 用信号量实现进程间的互斥62

4.3.2 信号量作为进程的阻塞和唤醒机构63

4.3.3 生产者和消费者问题64

4.3.4 阅读者/写入者问题65

4.4 进程间的通讯66

4.5 管程的概念67

4.5.2 五位就餐的哲学家问题68

4.5.1 管程的定义68

第五章 作业和进程的调度71

5.1 调度的层次和作业状态转换71

5.1.1 调度的层次71

5.1.2 作业状态及其转换图71

第三部分 处理机管理71

5.2 作业的调度72

5.2.1 后备作业队列及作业控制块JCB72

5.2.2 作业调度及其功能73

5.4 选择调度算法时应考虑的问题74

5.3 进程调度74

5.5 调度算法75

5.5.1 先来先服务调度算法FIFO75

5.5.2 优先级调度算法76

5.5.3 时间片轮转算法76

5.5.4 短作业优先调度算法77

5.5.5 最短剩余时间优先调度算法77

5.5.6 最高响应比优先调度算法77

5.5.7 多级反馈队列调度算法78

6.1 死锁问题的提出80

第六章 死锁80

6.2 死锁的必要条件82

6.2.1 资源的概念82

6.2.2 死锁的必要条件83

6.3 死锁的预防83

6.3.1 预先静态分配法83

6.3.2 有序资源使用法84

6.4 死锁的避免和银行家算法84

6.4.1 银行家算法问题85

6.4.2 银行家算法86

6.4.3 银行家算法的优缺点88

6.5 死锁检测89

6.5.1 资源分配图89

6.5.2 资源分配图的化简89

6.5.3 资源分配图化简的实现91

6.5.3.1 矩阵表示法91

6.5.3.2 链表表示法92

6.5.3.3 检测算法的执行速度92

7.1.1 主存储器的物理组织、多级存储器95

7.1 引言95

第七章 实存储器管理技术95

第四部分 主存储器管理95

7.1.2 主存储器管理中的研究课题96

7.2 固定分区96

7.2.1 数据基97

7.2.2 存储分配算法98

7.2.3 存储保护与重定位99

7.2.4 优缺点99

7.3 可变分区的多道管理技术99

7.3.1 数据基100

7.3.2 分配和释放算法101

7.3.3 存储器的紧缩和程序的浮动103

7.3.3.1 碎片问题和存储器的紧缩103

7.3.3.2 程序浮动104

7.3.4 动态重定位的可变分区多道管理104

7.3.4.1 动态重定位104

7.3.4.2 动态重定位的硬件支持、软件算法105

7.3.4.3 IBM-PC等微型计算机的存储管理与地址变换机构105

7.5.1 覆盖的概念107

7.5 覆盖技术107

7.4 多重分区(多对界地址)管理107

7.3.5 优缺点107

7.5.2 覆盖处理109

7.6 交换技术109

第八章 虚拟存储管理111

8.1 虚拟存储系统的基本概念111

8.2 分页存储管理113

8.2.1 分页存储管理的基本概念113

8.2.2.2 相关映象页地址转换115

8.2.2.1 直接映象的页地址转换115

8.2.2 分页系统中的地址转换115

8.2.2.3 相关映象和直接映象结合的页地址转换116

8.2.3 分页存储管理策略117

8.2.4 分页存储管理的软件算法118

8.2.4.1 数据基118

8.2.4.2 软件算法框图(缺页中断处理)118

8.2.4.3 页表表目的扩充118

8.2.5 页的共享120

8.3 分段存储管理120

8.3.1 分段存储管理的基本概念121

8.3.3 段的动态连接122

8.3.2 分段管理中的地址转换122

8.3.3.1 连接间接字和连接中断123

8.3.3.2 编译程序的连接准备工作123

8.3.3.3 连接中断处理124

8.3.3.4 纯段和杂段(连接段)125

8.3.4 虚拟存储管理中的存储保护问题125

8.3.5 分段存储管理的优缺点126

8.4.2 段页式存储管理中的地址转换127

8.4 段页式存储管理127

8.4.1 段页式存储管理的基本概念127

8.4.3 段页式存储管理算法128

8.4.4 段页式存储管理的优缺点130

8.5 页(和段)的更换算法和系统行为131

8.5.1 最佳更换算法OPT131

8.5.2 先进先出更换算法FIFO131

8.5.3 最近最少使用更换算法LRU132

8.5.5 分页环境中程序的行为特性133

8.5.5.1 局部性的概念133

8.5.4 最近未使用更换算法NUR133

8.5.5.2 分页环境中程序的行为特性134

8.5.5.3 减少访问离散性的程序结构134

8.5.6 工作集135

8.6 页架的分配算法137

8.6.1 提前分配137

8.6.2 最少页架数137

8.6.3 局部和全局分配137

8.7 高速缓冲存储器138

8.6.5 页的大小138

8.6.4 分配算法138

8.7.1 高速缓冲存储器的组织139

8.7.2 缓存块的编址形式140

8.7.3 缓存的工作过程141

第五部分 设备和文件管理143

第九章 设备管理143

9.1 输入输出组织和输入输出处理机143

9.1.1 输入输出接口(IO接口)144

9.1.2 输入输出处理机(通道)144

9.2.1 磁带的硬件特性及信息的组织145

9.2 辅助存储器145

9.2.2 磁鼓的硬件特性及信息的组织147

9.2.3 磁盘的硬件特性及信息的组织147

9.3 设备管理概述149

9.3.1 设备绝对号、相对号、类型号与符号名149

9.3.2 设备管理的任务149

9.4 设备分配策略151

9.4.1 设备控制块和设备等待队列151

9.4.3 虚拟设备和Spooling系统152

9.4.2 独享设备的分配152

9.4.4 共享设备的分配和磁盘调度策略153

9.4.4.1 移动头磁盘存储器的操作153

9.4.4.2 查找优化的各种策略154

9.4.4.3 旋转优化155

9.5 输入输出管理程序156

9.5.1 输入输出进程156

9.5.2 设备管理程序157

9.5.3 输入输出调度程序157

10.1.1 引言159

10.1 文件系统概述159

第十章 文件系统159

10.1.2 文件的分类160

10.1.3 文件系统的功能和基本操作161

10.2 文件的逻辑组织和物理组织161

10.2.1 文件的逻辑组织162

10.2.2 文件的物理组织162

10.3 文件目录165

10.3.1 文件目录和文件描述符165

10.3.3 二级目录结构166

10.3.2 一级目录结构166

10.3.4 多级目录结构167

10.3.5 目录组织的改进--符号文件目录和基本文件目录169

10.4 辅存空间的分配和释放171

10.4.1 辅存空闲块的管理171

10.4.2 辅存空间的分配和释放172

10.5 文件的共享与文件系统的安全性173

10.5.1 文件的连接174

10.5.2 文件的存取控制174

10.5.3 文件的转储和恢复176

10.6.1 活动文件表和活动符号名表177

10.6 文件的使用与控制177

10.6.2 建立文件命令178

10.6.3 打开文件命令178

10.6.4 读文件命令179

10.6.5 写文件命令179

10.6.6 关闭文件命令179

10.6.7 撤消文件命令179

10.7 文件系统的层次模型180

11.1 操作系统的设计183

11.1.1 引言183

第六部分 操作系统结构与范例183

第十一章 操作系统的结构和设计183

11.1.2 总体功能设计184

11.1.3 系统功能分配与结构设计184

11.1.4 二次整体功能设计185

11.2 操作系统的层次结构185

11.2.1 模块接口法186

11.2.2 层次结构设计法186

11.2.3 分层的原则188

第十二章 UNIX操作系统189

12.1 UNIX操作系统概述189

12.2 系统结构190

12.3 进程管理191

12.3.1 程序状态字和通用寄存器191

12.3.2 进程和进程控制块PCB192

12.3.3 进程的控制196

12.4 文件系统198

12.4.1 UNIX文件系统概述198

12.4.2 文件目录结构和文件(路径)名199

12.4.3 文件卷的动态装卸和安装200

12.4.4 文件的共享和联接200

12.5 设备管理和输入输出系统200

12.6 管道线pipe机构201

12.7 系统调用202

12.8 shell语言简介203

12.8.1 shell的一般用法203

12.8.2 shell过程的用法205

13.1.2 CP/M操作系统的功能和特性207

13.1.1 概述207

13.1 CP/M操作系统概述207

第十三章 CP/M操作系统207

13.2 CP/M的结构208

13.3 主存分配208

13.4 控制台命令处理程序CCP209

13.5 基本输入输出系统BIOS210

13.6 CP/M文件系统211

13.6.1 CP/M的文件组织和文件操作211

13.6.2 盘空间管理213

13.7 MP/M操作系统214

13.7.1 MP/M的结构214

13.6.3 目录管理214

13.6.4 表块管理214

13.7.2 主存管理215

13.7.3 进程的管理215

13.7.4 进程调度216

13.7.5 进程的同步与通讯216

13.7.6 Spooling系统217

参考文献218