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第1章 概论 1

1.1 计算机与操作系统 1

1.1.1 计算机发展简介 1

1.1.2 操作系统的发展 5

1.1.3 存储程序式计算机的结构和特点 20

1.2 操作系统的基本概念 22

1.2.1 操作系统的定义及其在计算机系统中的地位 22

1.2.2 操作系统的功能 24

1.2.3 操作系统的特性及其应解决的基本问题 26

1.3 操作系统的总体框架 29

1.3.1 计算机系统的层次划分 29

1.3.2 操作系统提供的抽象计算环境 31

1.3.3 操作系统的总体结构 32

1.3.4 支撑操作系统的知识框架 43

1.4 从不同角度刻画操作系统 43

1.4.1 用户观点 43

1.4.2 资源管理观点 44

1.4.3 进程观点 45

1.4.4 模块分层观点 46

1.5 安全操作系统 47

1.5.1 主要的安全评价准则 47

1.5.2 可信计算机系统安全评价准则TCSEC 49

1.5.3 安全标准应用分析 51

1.6 小结 52

1.7 习题 53

第2章 操作系统接口 55

2.1 概述 55

2.1.1 系统调用 55

2.1.2 shell命令及其解释程序 60

2.2 Linux的安装 70

2.2.1 安装前的准备 70

2.2.2 建立硬盘分区 71

2.2.3 安装类型 72

2.2.4 安装过程 73

2.2.5 操作系统的安装概念 73

2.3 Linux的使用 74

2.3.1 使用常识 74

2.3.2 文件操作命令 75

2.3.3 文本编辑命令 83

2.3.4 shell的特殊字符 86

2.3.5 进程控制命令 90

2.3.6 网络配置和网络应用工具 92

2.3.7 联机帮助 96

2.4 系统管理 96

2.4.1 超级用户 97

2.4.2 用户和用户组管理 97

2.4.3 文件系统管理 100

2.4.4 Linux源代码文件安置的目录结构 104

2.5 小结 104

2.6 习题 104

第3章 进程机制与并发程序设计 106

3.1 概述 106

3.2 进程的基本概念 107

3.2.1 计算机执行程序的最基本方式——单道程序的执行 107

3.2.2 多个程序驻留内存——多个程序依次顺序执行 107

3.2.3 进程的概念和结构——多个程序并发执行 107

3.2.4 进程的定义 110

3.3 进程的状态和进程控制块 112

3.3.1 进程的状态及状态转化 112

3.3.2 进程控制块 114

3.4 进程控制 115

3.4.1 原语 115

3.4.2 进程控制原语 116

3.5 线程的基本概念 116

3.5.1 线程的引入 117

3.5.2 线程与进程的比较 117

3.6 进程调度 118

3.6.1 进程调度的职能 118

3.6.2 进程调度算法 119

3.6.3 调度时的进程状态图 122

3.7 进程通信 123

3.7.1 临界资源和临界区 123

3.7.2 进程的通信方式之一——同步与互斥 123

3.7.3 两个经典的同步／互斥问题 126

3.7.4 结构化的同步／互斥机制——管程 129

3.7.5 进程的通信方式之二——消息缓冲 131

3.8 死锁 133

3.8.1 死锁的原因和必要条件 133

3.8.2 预防死锁 135

3.8.3 发现死锁 138

3.8.4 解除死锁 139

3.9 Linux中的进程 141

3.9.1 Linux进程控制块PCB简介 141

3.9.2 进程的创建 147

3.9.3 进程调度 149

3.9.4 进程的退出与消亡 151

3.9.5 相关的系统调用 151

3.9.6 信号 153

3.9.7 信号量与PV操作 155

3.9.8 等待队列 156

3.9.9 管道 157

3.9.10 Linux内核体系结构 158

3.10 并发程序设计实例 159

3.11 小结 161

3.12 习题 161

第4章 存储管理 162

4.1 概述 162

4.2 存储体系 162

4.3 存储管理的功能 163

4.4 分区存储管理 167

4.4.1 固定式分区 167

4.4.2 可变式分区 168

4.4.3 分区管理方案的优缺点 173

4.5 页式存储管理 173

4.5.1 基本思想 173

4.5.2 地址转换 174

4.5.3 页式存储管理的优缺点 178

4.6 段式存储管理 179

4.6.1 段式存储管理技术的提出 179

4.6.2 段式地址转换 179

4.7 段页式存储管理 180

4.8 覆盖与交换技术 182

4.8.1 覆盖技术 182

4.8.2 交换技术 183

4.9 虚拟存储管理 184

4.9.1 局部性原理 184

4.9.2 虚拟页式存储管理 186

4.10 用户编程中的内存管理实例分析 192

4.11 Linux内存管理概述 196

4.11.1 基本思想 196

4.11.2 Linux中的页表 196

4.11.3 内存的分配和释放 198

4.11.4 内存映射和需求分页 199

4.11.5 内存交换 201

4.11.6 页目录和页表的数据结构表示 201

4.12 小结 202

4.13 习题 203

第5章 输入／输出系统 204

5.1 概述 204

5.2 I/O硬件 204

5.2.1 循环等待（忙等待） 206

5.2.2 中断 207

5.2.3 直接内存访问 211

5.2.4 通道 214

5.2.5 I/O硬件小结 215

5.3 I/O软件 216

5.3.1 应用程序的I/O接口 216

5.3.2 内核I/O子系统 221

5.3.3 把I/O请求转换为硬件操作 227

5.3.4 流 229

5.3.5 性能 230

5.3.6 设备分配 233

5.3.7 I/O进程控制 236

5.4 Linux输入／输出系统概述 238

5.4.1 简介 238

5.4.2 Linux输入／输出的过程 238

5.4.3 Linux设备管理基础 239

5.4.4 Linux的中断处理 243

5.4.5 设备驱动程序的框架 244

5.4.6 并口打印设备驱动程序 247

5.4.7 Linux输入／输出实现层次及数据结构 250

5.5 小结 251

5.6 习题 253

第6章 文件系统 255

6.1 概述 255

6.2 文件系统的概念 255

6.2.1 文件 255

6.2.2 目录 258

6.2.3 文件系统 260

6.3 实现文件 262

6.3.1 文件的结构 262

6.3.2 文件的组成和文件控制块 265

6.3.3 文件共享机制 267

6.3.4 活动文件表和活动符号名表 268

6.3.5 文件的存取方法 270

6.3.6 文件的使用与控制 270

6.4 实现目录 272

6.4.1 单级目录结构 272

6.4.2 两级目录结构 273

6.4.3 多级目录结构 273

6.5 磁盘空间管理 276

6.5.1 空闲盘区链 276

6.5.2 空闲盘区目录 276

6.5.3 位示图 276

6.6 文件系统的结构和工作流程 277

6.6.1 文件系统的层次结构 277

6.6.2 文件系统的工作流程 280

6.7 文件系统的安全性和保护机制 281

6.7.1 文件存取控制矩阵 282

6.7.2 文件存取控制表 282

6.7.3 用户权限表 283

6.7.4 文件口令 283

6.7.5 文件加密 283

6.8 Linux文件系统 284

6.8.1 虚拟文件系统 284

6.8.2 ext2文件系统 290

6.8.3 Linux文件系统管理 294

6.8.4 Linux系统调用 297

6.8.5 Linux文件系统的数据结构 304

6.9 小结 306

6.10 习题 307

第7章 磁盘存储管理 308

7.1 概述 308

7.2 磁盘结构 308

7.2.1 磁盘 308

7.2.2 磁盘种类 309

7.2.3 磁盘访问时间 309

7.3 磁盘调度 310

7.3.1 先来先服务（FCFS） 311

7.3.2 最短寻道时间优先（SSTF） 311

7.3.3 各种扫描算法 311

7.3.4 磁盘调度算法的选择 313

7.4 磁盘格式化 313

7.5 廉价冗余磁盘阵列 314

7.5.1 利用冗余技术提高可靠性 314

7.5.2 利用并行提高性能 315

7.5.3 RAID层次 316

7.6 高速缓存管理 320

7.6.1 磁盘高速缓存的形式 320

7.6.2 数据交付 321

7.6.3 置换算法 321

7.6.4 周期性写回磁盘 322

7.6.5 提高磁盘I/O速度的其他方法 322

7.7 存储可靠性的实现 323

7.8 小结 324

7.9 习题 324

第8章 系统安全 325

8.1 概述 325

8.2 安全问题 325

8.2.1 程序威胁 327

8.2.2 系统和网络威胁 335

8.3 保护机制 339

8.3.1 保护的原则 339

8.3.2 保护域 340

8.3.3 访问矩阵 343

8.3.4 访问矩阵的实现 346

8.3.5 访问控制 348

8.3.6 访问权的撤销 348

8.3.7 基于能力的系统 350

8.3.8 基于语言的保护 351

8.4 加密技术 355

8.4.1 加密 356

8.4.2 加密技术的实现 361

8.4.3 SSL的加密机制 363

8.5 用户认证 364

8.5.1 密码 364

8.5.2 密码的缺点 365

8.5.3 加密的密码 366

8.5.4 一次性密码 366

8.5.5 生物计量方法 367

8.6 安全防御 368

8.6.1 安全策略 368

8.6.2 漏洞评估 368

8.6.3 入侵检测 369

8.6.4 病毒防护 371

8.6.5 防火墙 372

8.6.6 审查、记账和记录 373

8.7 计算机安全分类 374

8.8 Windows XP的安全特性 375

8.9 小结 376

8.10 习题 377

第9章 其他类型操作系统 379

9.1 多媒体系统 379

9.1.1 BeOS操作系统 379

9.1.2 Windows XP Media Center Edition 381

9.2 多处理机系统 383

9.2.1 多处理机 383

9.2.2 集群系统 388

9.2.3 分布式系统 392

9.3 实时操作系统 396

9.3.1 实时系统简介 396

9.3.2 实时操作系统简介 397

9.3.3 实例介绍 400

9.4 小结 402

9.5 习题 403

附录 404

附录A Linux常用命令 404

A.1 常用文件和目录操作命令 404

A.2 文件压缩和文档命令 409

A.3 文件系统命令 410

A.4 DOS兼容命令 411

A.5 系统状态命令 412

A.6 用户管理命令 413

A.7 网络服务的用户命令 414

A.8 网络管理员命令 415

A.9 进程管理命令 416

A.10 自动任务命令 417

A.11 高效命令 418

A.12 shell命令 418

A.13 打印命令 419

附录B 操作系统实例 419

B.1 实时操作系统RTLinux 419

B.1.1 简介 419

B.1.2 RTLinux安装 423

B.1.3 编写RTLinux程序 425

B.2 集群及PVM 428

B.2.1 集群的概念 428

B.2.2 PVM的产生和发展 428

B.2.3 PVM的特点 428

B.2.4 PVM的系统组成 429

B.2.5 PVM的安装和使用 430

附录C 云计算与Google App Engine 431

C.1 网格计算与云计算 431

C.2 Google App Engine 433

C.2.1 Google App Engine引言 433

C.2.2 Google App Engine的使用 433

C.3 Google App Engine开发环境的安装 434

C.3.1 安装SDK 434

C.3.2 创建一个GAE账户 439

C.4 使用Google App Engine的开发实例 441

参考文献 447

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