前言
课程教学进度表
第1章硬件基础
1.1硬件的基本构成
1.2处理器
1.2.1CPU的性能因素
1.2.2微处理器的发展
1.3指令与指令周期
1.3.1指令集
1.3.2指令周期
1.4中断
1.4.1中断和指令周期
1.4.2中断处理
1.4.3多个中断
1.5存储器的层次结构
1.5.1存储器的重要特性
1.5.2局部性原理
1.5.3高速缓存
1.5.4启动计算机
1.6对称多处理器和多核计算机结构
1.6.1对称多处理器
1.6.2多核计算机
【习题】
【实验与思考】熟悉计算机指令的执行
第2章操作系统概述
2.1什么是操作系统
2.1.1作为用户/计算机接口
2.1.2作为资源管理器
2.1.3作为扩展机器
2.1.4操作系统的核心概念
2.2操作系统的发展历程
2.2.1串行处理
2.2.2简单批处理系统
2.2.3多道批处理系统
2.2.4分时系统
2.2.5实时操作系统与网络操作系统
2.2.6现代操作系统
2.3操作系统的容错性
2.3.1基本概念
2.3.2错误
2.3.3操作系统机制
2.4多处理器和多核操作系统设计因素
2.4.1对称多处理器操作系统
2.4.2多核操作系统
【习题】
【实验与思考】熟悉操作系统实例
第3章进程描述和控制
3.1什么是进程
3.2进程状态
3.2.1两状态进程模型
3.2.2进程的创建和终止
3.2.35状态进程模型
3.2.4被挂起的进程
3.3进程描述
3.3.1操作系统的控制结构
3.3.2进程控制结构
3.4进程控制
3.4.1进程创建
3.4.2进程切换
3.5操作系统的执行
3.5.1无进程的内核
3.5.2在用户进程中执行
3.5.3基于进程的操作系统
【习题】
【实验与思考】Windows进程的“一生”
第4章线程
4.1线程的概念
4.1.1多线程
4.1.2线程的属性
4.1.3线程的功能特性
4.1.4线程和进程的区别
4.2线程分类
4.2.1用户级线程
4.2.2内核级线程
4.2.3混合方法
4.3多核和多线程
【习题】
【实验与思考】利用互斥体保护共享资源
第5章互斥与同步
5.1并发的原理
5.1.1关于原语
5.1.2同步与互斥概述
5.1.3简单举例
5.1.4进程的交互
5.1.5互斥的要求
5.2互斥：硬件的支持
5.3信号量
5.3.1信号量的设置
5.3.2强信号量的互斥算法
5.3.3生产者/消费者问题
5.3.4读者/写者问题
5.4管程
5.4.1使用信号的管程
5.4.2使用通知和广播的管程
5.5消息传递
5.5.1同步
5.5.2寻址
5.5.3消息格式
5.5.4排队原则
5.5.5实施互斥的消息传递
【习题】
【实验与思考】Windows进程同步
第6章死锁与饥饿
6.1死锁原理
6.1.1可抢占资源和不可抢占资源
6.1.2可重用资源和可消耗资源
6.1.3资源获取
6.1.4死锁的定义
6.1.5发生资源死锁的条件
6.2死锁预防
6.2.1互斥
6.2.2占有且等待
6.2.3不可抢占
6.2.4循环等待
6.3死锁避免
6.3.1安全状态和不安全状态
6.3.2单个与多个资源的银行家算法
6.4死锁检测和死锁恢复
6.4.1死锁检测
6.4.2死锁恢复
6.5活锁与饥饿
6.5.1两阶段加锁
6.5.2通信死锁
6.5.3活锁
6.5.4饥饿
6.6哲学家就餐问题
6.6.1基于信号量解决方案
6.6.2基于管程解决方案
【习题】
【实验与思考】Windows线程间的通信
第7章内存管理
7.1内存管理的需求
7.1.1交换
7.1.2保护
7.1.3共享
7.1.4逻辑组织
7.1.5物理组织
7.2内存分区
7.2.1固定分区
7.2.2动态分区
7.2.3伙伴系统
7.2.4重定位
7.3分页技术
7.4分段技术
7.5虚拟内存的硬件特征
7.5.1局部性和虚拟内存
7.5.2分页
7.5.3分段
7.5.4段页式
7.5.5保护和共享
7.6操作系统的内存管理设计
7.6.1读取策略
7.6.2放置策略
7.6.3置换策略
7.6.4驻留集管理
7.6.5清除策略
7.6.6加载控制
【习题】
【实验与思考】Linux用户程序的内存管理
第8章处理器管理
8.1处理器调度的类型
8.1.1长程调度
8.1.2中程调度
8.1.3短程调度
8.2调度算法
8.2.1短程调度准则
8.2.2优先级的使用
8.2.3选择调度策略
8.2.4公平共享调度
8.3多处理器调度
8.3.1粒度
8.3.2设计问题
8.3.3进程调度
8.3.4线程调度
8.4实时调度
8.4.1实时操作系统的特点
8.4.2实时操作系统的特征
8.4.3实时调度
8.4.4限期调度
8.4.5速率单调调度
8.4.6优先级反转
【习题】
【实验与思考】进程调度算法模拟实现
第9章I/O设备管理
9.1I/O硬件原理
9.1.1I/O设备
9.1.2设备控制器
9.1.3内存映射I/O
9.1.4直接存储器存取
9.2I/O软件原理
9.2.1I/O软件的目标
9.2.2程序控制I/O
9.2.3中断驱动I/O
9.2.4使用DMA的I/O
9.3I/O软件层次
9.3.1中断处理程序
9.3.2设备驱动程序
9.3.3与设备无关的I/O软件
9.3.4用户空间的I/O软件
9.4I/O设备管理
9.4.1磁盘、光盘及固态硬盘
9.4.2磁盘臂调度算法
9.4.3磁盘阵列（RAID）
9.4.4时钟
9.5用户界面：键盘、鼠标和监视器
9.5.1输入软件
9.5.2输出软件
9.6电源管理
【习题】
【实验与思考】Linux重定向以及对声音设备编程
第10章文件管理
10.1文件
10.1.1文件命名
10.1.2文件结构
10.1.3文件类型
10.1.4文件存取
10.1.5文件属性
10.2目录
10.2.1一级目录系统
10.2.2层次目录系统
10.2.3路径名
10.3文件系统的实现
10.3.1文件系统布局
10.3.2文件的实现
10.3.3目录的实现
10.4文件系统的管理和优化
10.4.1磁盘空间管理
10.4.2文件系统备份
10.4.3文件系统的一致性
10.4.4文件系统性能
10.4.5磁盘碎片整理
【习题】
【实验与思考】优化Windows系统
第11章操作系统安全
11.1安全的概念
11.2威胁、攻击与资产
11.2.1威胁与资产
11.2.2数据意外遗失
11.2.3入侵者
11.2.4恶意软件
11.2.5应对措施
11.3缓冲区溢出
11.3.1缓冲区溢出攻击
11.3.2编译和运行时防御
11.4访问控制
11.4.1文件系统控制
11.4.2访问控制策略
11.4.3身份验证控制
11.5操作系统加固
11.5.1操作系统安装：初装与更新
11.5.2删除不必要的服务、应用与协议
11.5.3配置用户、组和认证过程
11.5.4安装额外的安全控制工具
11.5.5对系统安全进行测试
11.6安全性维护
11.6.1记录日志
11.6.2数据备份和存档
【习题】
【实验与思考】Windows 11的安全性概览
第12章操作系统发展
12.1嵌入式操作系统
12.1.1嵌入式系统的概念
12.1.2嵌入式操作系统的特性
12.1.3嵌入式Linux操作系统
12.1.4嵌入式操作系统TinyOS
12.2虚拟机
12.2.1虚拟机的概念
12.2.2虚拟机管理程序
12.2.3容器虚拟化
12.2.4处理器问题
12.2.5内存管理
12.2.6输入/输出管理
12.3云操作系统
12.3.1云计算要素
12.3.2云计算参考架构
12.3.3云操作系统的IaaS模型
12.3.4云操作系统的基本架构
12.4物联网操作系统
12.4.1物联网的概念
12.4.2物联网和云环境
12.4.3受限设备
12.4.4物联网操作系统的要求
12.4.5物联网操作系统架构
12.5机器人操作系统
【习题】
【课程学习与实验总结】
附录部分习题参考答案
参考文献