計算機操作系統(tǒng)教程：基于華為openEuler操作系統(tǒng)

第1章計算機操作系統(tǒng)概論1
1.1操作系統(tǒng)的概念1
1.1.1從用戶使用角度理解操作系統(tǒng)2
1.1.2從計算資源管理和控制角度理解操作系統(tǒng)3
1.1.3從計算環(huán)境角度理解操作系統(tǒng)4
1.2操作系統(tǒng)的發(fā)展歷史5
1.2.1人工操作階段5
1.2.2簡單批處理系統(tǒng)6
1.2.3多道程序批處理系統(tǒng)8
1.2.4分時系統(tǒng)11
1.2.5實時系統(tǒng)13
1.3操作系統(tǒng)的結構14
1.3.1簡單結構15
1.3.2宏內核結構16
1.3.3層次化結構16
1.3.4微內核結構18
1.3.5外核結構19
1.3.6虛擬機21
1.4操作系統(tǒng)大觀23
習題26
第2章操作系統(tǒng)的硬件基礎28
2.1計算機硬件結構28
2.1.1內存29
2.1.2CPU32
2.1.3I/O模塊34
2.1.4系統(tǒng)總線35〖1〗〖2〗計算機操作系統(tǒng)教程——基于華為openEuler操作系統(tǒng)目錄〖2〗〖2〗2.2指令37
2.2.1指令集37
2.2.2過程調用39
2.2.3CISC和RISC42
2.3指令循環(huán)和異常處理43
2.3.1指令循環(huán)43
2.3.2異常和異常的分類45
2.3.3異常處理47
2.4CPU的運行模式和模式切換50
2.4.1低EL特權級和高EL特權級的相互轉換51
2.4.2異常處理過程中的CPU運行模式切換52
習題53
第3章進程管理55
3.1進程的概念55
3.1.1程序并發(fā)執(zhí)行的基本需求55
3.1.2進程概念的理解56
3.1.3進程的結構56
3.1.4進程的虛擬地址空間布局57
3.1.5觀察openEuler中進程的虛擬地址空間布局58
3.1.6進程控制塊60
3.2進程的狀態(tài)62
3.2.1五狀態(tài)模型62
3.2.2七狀態(tài)模型65
3.3進程控制67
3.3.1進程的創(chuàng)建67
3.3.2進程的退出67
3.3.3進程上下文切換68
3.3.4進程上下文切換的時機70
3.3.5openEuler中系統(tǒng)調用的實現(xiàn)71
3.3.6openEuler環(huán)境下使用strace跟蹤系統(tǒng)調用過程73
3.4openEuler中的進程控制74
3.4.1獲取進程IDs74
3.4.2創(chuàng)建和終止進程75
3.4.3回收子進程78
3.4.4裝載和運行程序80
3.5進程調度策略82
3.5.1調度目標82
3.5.2進程調度83
3.5.3短程調度策略84
3.5.4openEuler中的調度策略89
3.6線程92
3.6.1線程概念的引入93
3.6.2線程的實現(xiàn)95
3.6.3線程與進程的關系96
3.6.4openEuler中的POSIX線程庫96
3.6.5多線程程序中的變量99
習題102
第4章進程的并發(fā)和死鎖104
4.1并發(fā)問題104
4.2進程的互斥106
4.2.1互斥問題106
4.2.2解決互斥問題的軟件方法109
4.2.3解決互斥問題的硬件方法116
4.2.4信號量和P、V操作119
4.2.5使用信號量解決互斥問題121
4.3openEuler中信號量的實現(xiàn)123
4.3.1down和up原語的實現(xiàn)123
4.3.2有關信號量的函數(shù)調用126
4.4進程的同步126
4.4.1同步問題126
4.4.2使用信號量解決同步問題128
4.5典型并發(fā)設計問題130
4.5.1生產(chǎn)者消費者問題131
4.5.2讀者寫者問題135
4.6死鎖139
4.6.1死鎖的定義139
4.6.2哲學家就餐問題142
4.6.3死鎖的描述145
4.6.4死鎖發(fā)生的條件146
4.7死鎖的處理147
4.7.1死鎖預防148
4.7.2死鎖避免148
4.7.3死鎖檢測155
習題157
第5章內存管理161
5.1內存管理的需求161
5.1.1內存管理的4個基本要求161
5.1.2地址定位162
5.2早期操作系統(tǒng)的內存管理165
5.2.1固定分區(qū)管理165
5.2.2覆蓋技術167
5.2.3可變分區(qū)管理168
5.2.4伙伴系統(tǒng)169
5.3虛擬內存171
5.3.1可執(zhí)行目標文件172
5.3.2openEuler環(huán)境下解析ELF文件174
5.3.3虛擬地址空間180
5.3.4虛擬內存和分頁180
5.3.5虛擬內存究竟是什么183
5.3.6頁表186
5.3.7虛擬地址轉換和缺頁故障處理188
5.3.8對內存管理需求的支持192
5.3.9地址轉換的硬件實現(xiàn)和加速195
5.4分頁式虛擬內存管理201
5.4.1程序局部性原理202
5.4.2讀取策略203
5.4.3置換策略206
5.4.4駐留集管理208
5.4.5換出策略211
5.4.6加載控制211
5.5分段式虛擬內存管理212
5.5.1基本原理212
5.5.2段的動態(tài)鏈接215
5.5.3段的共享217
5.5.4段頁式虛擬內存管理220
習題223
第6章文件管理225
6.1文件系統(tǒng)226
6.1.1文件系統(tǒng)的概念226
6.1.2文件系統(tǒng)的存儲結構226
6.2文件227
6.2.1文件的屬性227
6.2.2文件上的操作229
6.2.3文件的存儲設備229
6.2.4openEuler環(huán)境下如何獲取文件信息231
6.3openEuler文件系統(tǒng)233
6.3.1文件系統(tǒng)總體架構233
6.3.2物理文件系統(tǒng)235
6.3.3虛擬文件系統(tǒng)240
6.3.4偽文件系統(tǒng)243
6.4文件內容的磁盤塊分布和磁盤空閑空間管理245
6.4.1混合索引表245
6.4.2B 樹248
6.4.3MSDOS的磁盤空間管理250
6.4.4成組鏈接法251
6.5文件鏈接253
6.6文件共享258
6.6.1打開文件在內核中的數(shù)據(jù)結構258
6.6.2進程間的文件共享259
6.6.3打開文件的一致性語義和文件鎖262
6.6.4管道263
6.7文件系統(tǒng)的保護266
6.7.1文件訪問權和保護域266
6.7.2openEuler文件系統(tǒng)的訪問控制機制268
6.8openEuler中有關文件的系統(tǒng)調用275
6.8.1文件讀、寫的系統(tǒng)調用275
6.8.2訪問文件狀態(tài)的系統(tǒng)調用278
6.8.3文件鏈接的系統(tǒng)調用280
習題282
第7章輸入/輸出系統(tǒng)284
7.1I/O系統(tǒng)概述284
7.1.1外設的分類和特點284
7.1.2外設與主機CPU的連接285
7.1.3I/O接口287
7.1.4I/O端口及其編址方式288
7.1.5I/O系統(tǒng)軟件的層次結構289
7.2I/O設備的控制方式290
7.2.1可編程I/O291
7.2.2中斷驅動的I/O292
7.2.3直接存儲器訪問方式294
7.2.4I/O通道控制方式297
7.2.5I/O通道類型300
7.3I/O系統(tǒng)軟件組織303
7.3.1用戶程序與I/O軟件的關系303
7.3.2與具體設備無關的I/O軟件304
7.3.3設備驅動程序307
7.3.4中斷服務程序308
7.4Linux設備驅動模型309
7.4.1Linux的設備抽象310
7.4.2Linux的設備驅動模型312
7.4.3設備驅動程序開發(fā)315
7.5緩沖處理技術321
7.5.1緩沖的引入321
7.5.2單緩沖區(qū)和雙緩沖區(qū)322
7.5.3緩沖區(qū)和頁緩存324
7.6磁盤I/O調度329
7.6.1磁盤訪問時間 331
7.6.2早期的磁盤調度算法 332
7.6.3基于掃描的磁盤調度算法333
7.7虛擬設備——假脫機335
習題337
參考文獻340