操作系統(tǒng)原理（第2版）

前言
課程教學(xué)進(jìn)度表
第1章硬件基礎(chǔ)
11硬件的基本構(gòu)成
12處理器
121CPU的性能因素
122微處理器的發(fā)展
13指令與指令周期
131指令集
132指令周期
14中斷
141中斷和指令周期
142中斷處理
143多個(gè)中斷
15存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)
151存儲(chǔ)器的重要特性
152局部性原理
153高速緩存
154啟動(dòng)計(jì)算機(jī)
16對(duì)稱多處理器和多核計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)
161對(duì)稱多處理器
162多核計(jì)算機(jī)
【習(xí)題】
【實(shí)驗(yàn)與思考】熟悉計(jì)算機(jī)指令的執(zhí)行
第2章操作系統(tǒng)概述
21什么是操作系統(tǒng)
211作為用戶/計(jì)算機(jī)接口
212作為資源管理器
213作為擴(kuò)展機(jī)器
214操作系統(tǒng)的核心概念
22操作系統(tǒng)的發(fā)展歷程
221串行處理
222簡(jiǎn)單批處理系統(tǒng)
223多道批處理系統(tǒng)
224分時(shí)系統(tǒng)
225實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)
226現(xiàn)代操作系統(tǒng)
23操作系統(tǒng)的容錯(cuò)性
231基本概念
232錯(cuò)誤
233操作系統(tǒng)機(jī)制
24多處理器和多核操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)因素
241對(duì)稱多處理器操作系統(tǒng)
242多核操作系統(tǒng)
【習(xí)題】
【實(shí)驗(yàn)與思考】熟悉操作系統(tǒng)實(shí)例
第3章進(jìn)程描述和控制
31什么是進(jìn)程
32進(jìn)程狀態(tài)
321兩狀態(tài)進(jìn)程模型
322進(jìn)程的創(chuàng)建和終止
3235狀態(tài)進(jìn)程模型
324被掛起的進(jìn)程
33進(jìn)程描述
331操作系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)
332進(jìn)程控制結(jié)構(gòu)
34進(jìn)程控制
341進(jìn)程創(chuàng)建
342進(jìn)程切換
35操作系統(tǒng)的執(zhí)行
351無(wú)進(jìn)程的內(nèi)核
352在用戶進(jìn)程中執(zhí)行
353基于進(jìn)程的操作系統(tǒng)
【習(xí)題】
【實(shí)驗(yàn)與思考】Windows進(jìn)程的“一生”
第4章線程
41線程的概念
411多線程
412線程的屬性
413線程的功能特性
414線程和進(jìn)程的區(qū)別
42線程分類
421用戶級(jí)線程
422內(nèi)核級(jí)線程
423混合方法
43多核和多線程
【習(xí)題】
【實(shí)驗(yàn)與思考】利用互斥體保護(hù)共享資源
第5章互斥與同步
51并發(fā)的原理
511關(guān)于原語(yǔ)
512同步與互斥概述
513簡(jiǎn)單舉例
514進(jìn)程的交互
515互斥的要求
52互斥：硬件的支持
53信號(hào)量
531信號(hào)量的設(shè)置
532強(qiáng)信號(hào)量的互斥算法
533生產(chǎn)者/消費(fèi)者問題
534讀者/寫者問題
54管程
541使用信號(hào)的管程
542使用通知和廣播的管程
55消息傳遞
551同步
552尋址
553消息格式
554排隊(duì)原則
555實(shí)施互斥的消息傳遞
【習(xí)題】
【實(shí)驗(yàn)與思考】Windows進(jìn)程同步
第6章死鎖與饑餓
61死鎖原理
611可搶占資源和不可搶占資源
612可重用資源和可消耗資源
613資源獲取
614死鎖的定義
615發(fā)生資源死鎖的條件
62死鎖預(yù)防
621互斥
622占有且等待
623不可搶占
624循環(huán)等待
63死鎖避免
631安全狀態(tài)和不安全狀態(tài)
632單個(gè)與多個(gè)資源的銀行家算法
64死鎖檢測(cè)和死鎖恢復(fù)
641死鎖檢測(cè)
642死鎖恢復(fù)
65活鎖與饑餓
651兩階段加鎖
652通信死鎖
653活鎖
654饑餓
66哲學(xué)家就餐問題
661基于信號(hào)量解決方案
662基于管程解決方案
【習(xí)題】
【實(shí)驗(yàn)與思考】Windows線程間的通信
第7章內(nèi)存管理
71內(nèi)存管理的需求
711交換
712保護(hù)
713共享
714邏輯組織
715物理組織
72內(nèi)存分區(qū)
721固定分區(qū)
722動(dòng)態(tài)分區(qū)
723伙伴系統(tǒng)
724重定位
73分頁(yè)技術(shù)
74分段技術(shù)
75虛擬內(nèi)存的硬件特征
751局部性和虛擬內(nèi)存
752分頁(yè)
753分段
754段頁(yè)式
755保護(hù)和共享
76操作系統(tǒng)的內(nèi)存管理設(shè)計(jì)
761讀取策略
762放置策略
763置換策略
764駐留集管理
765清除策略
766加載控制
【習(xí)題】
【實(shí)驗(yàn)與思考】Linux用戶程序的內(nèi)存管理
第8章處理器管理
81處理器調(diào)度的類型
811長(zhǎng)程調(diào)度
812中程調(diào)度
813短程調(diào)度
82調(diào)度算法
821短程調(diào)度準(zhǔn)則
822優(yōu)先級(jí)的使用
823選擇調(diào)度策略
824公平共享調(diào)度
83多處理器調(diào)度
831粒度
832設(shè)計(jì)問題
833進(jìn)程調(diào)度
834線程調(diào)度
84實(shí)時(shí)調(diào)度
841實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的特點(diǎn)
842實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的特征
843實(shí)時(shí)調(diào)度
844限期調(diào)度
845速率單調(diào)調(diào)度
846優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)
【習(xí)題】
【實(shí)驗(yàn)與思考】進(jìn)程調(diào)度算法模擬實(shí)現(xiàn)
第9章I/O設(shè)備管理
91I/O硬件原理
911I/O設(shè)備
912設(shè)備控制器
913內(nèi)存映射I/O
914直接存儲(chǔ)器存取
92I/O軟件原理
921I/O軟件的目標(biāo)
922程序控制I/O
923中斷驅(qū)動(dòng)I/O
924使用DMA的I/O
93I/O軟件層次
931中斷處理程序
932設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序
933與設(shè)備無(wú)關(guān)的I/O軟件
934用戶空間的I/O軟件
94I/O設(shè)備管理
941磁盤、光盤及固態(tài)硬盤
942磁盤臂調(diào)度算法
943磁盤陣列（RAID）
944時(shí)鐘
95用戶界面：鍵盤、鼠標(biāo)和監(jiān)視器
951輸入軟件
952輸出軟件
96電源管理
【習(xí)題】
【實(shí)驗(yàn)與思考】Linux重定向以及對(duì)聲音設(shè)備編程
第10章文件管理
101文件
1011文件命名
1012文件結(jié)構(gòu)
1013文件類型
1014文件存取
1015文件屬性
102目錄
1021一級(jí)目錄系統(tǒng)
1022層次目錄系統(tǒng)
1023路徑名
103文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
1031文件系統(tǒng)布局
1032文件的實(shí)現(xiàn)
1033目錄的實(shí)現(xiàn)
104文件系統(tǒng)的管理和優(yōu)化
1041磁盤空間管理
1042文件系統(tǒng)備份
1043文件系統(tǒng)的一致性
1044文件系統(tǒng)性能
1045磁盤碎片整理
【習(xí)題】
【實(shí)驗(yàn)與思考】?jī)?yōu)化Windows系統(tǒng)
第11章操作系統(tǒng)安全
111安全的概念
112威脅、攻擊與資產(chǎn)
1121威脅與資產(chǎn)
1122數(shù)據(jù)意外遺失
1123入侵者
1124惡意軟件
1125應(yīng)對(duì)措施
113緩沖區(qū)溢出
1131緩沖區(qū)溢出攻擊
1132編譯和運(yùn)行時(shí)防御
114訪問控制
1141文件系統(tǒng)控制
1142訪問控制策略
1143身份驗(yàn)證控制
115操作系統(tǒng)加固
1151操作系統(tǒng)安裝：初裝與更新
1152刪除不必要的服務(wù)、應(yīng)用與協(xié)議
1153配置用戶、組和認(rèn)證過(guò)程
1154安裝額外的安全控制工具
1155對(duì)系統(tǒng)安全進(jìn)行測(cè)試
116安全性維護(hù)
1161記錄日志
1162數(shù)據(jù)備份和存檔
【習(xí)題】
【實(shí)驗(yàn)與思考】Windows 11的安全性概覽
第12章操作系統(tǒng)發(fā)展
121嵌入式操作系統(tǒng)
1211嵌入式系統(tǒng)的概念
1212嵌入式操作系統(tǒng)的特性
1213嵌入式Linux操作系統(tǒng)
1214嵌入式操作系統(tǒng)TinyOS
122虛擬機(jī)
1221虛擬機(jī)的概念
1222虛擬機(jī)管理程序
1223容器虛擬化
1224處理器問題
1225內(nèi)存管理
1226輸入/輸出管理
123云操作系統(tǒng)
1231云計(jì)算要素
1232云計(jì)算參考架構(gòu)
1233云操作系統(tǒng)的IaaS模型
1234云操作系統(tǒng)的基本架構(gòu)
124物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)
1241物聯(lián)網(wǎng)的概念
1242物聯(lián)網(wǎng)和云環(huán)境
1243受限設(shè)備
1244物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的要求
1245物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)架構(gòu)
125機(jī)器人操作系統(tǒng)
【習(xí)題】
【課程學(xué)習(xí)與實(shí)驗(yàn)總結(jié)】
附錄部分習(xí)題參考答案
參考文獻(xiàn)