操作系統(tǒng)（原書第3版）

第1章  導(dǎo)言
　1.1  計(jì)算機(jī)與軟件
　　1.1.1  通常的系統(tǒng)軟件
　　1.1.2  資源抽象
    示例：磁盤設(shè)備抽象
　　1.1.3  資源共享
　　1.1.4  虛擬機(jī)和透明資源共享
　　1.1.5  顯式資源共享
　1.2  操作系統(tǒng)策略
　　1.2.1  批處理系統(tǒng)
　　1.2.2  用戶的觀點(diǎn)
　　1.2.3  批處理技術(shù)
    示例：批處理文件
　　1.2.4  分時(shí)系統(tǒng)
　　1.2.5  用戶的觀點(diǎn)
　　1.2.6  分時(shí)技術(shù)
    示例：UNIX分時(shí)系統(tǒng)
　　1.2.7  個(gè)人計(jì)算機(jī)和工作站
　　1.2.8  用戶的觀點(diǎn)
　　1.2.9  操作系統(tǒng)技術(shù)
　　1.2.10  對(duì)現(xiàn)代操作系統(tǒng)技術(shù)的貢獻(xiàn)
    示例：微軟Windows操作系統(tǒng)家族
　　1.2.11  嵌入式系統(tǒng)
　　1.2.12  用戶的觀點(diǎn)
　　1.2.13  操作系統(tǒng)技術(shù)
　　1.2.14  對(duì)現(xiàn)代操作系統(tǒng)技術(shù)的貢獻(xiàn)
    示例：VxWorks
　　1.2.15  小型通信計(jì)算機(jī)
　　1.2.16  用戶的觀點(diǎn)
　　1.2.17  操作系統(tǒng)技術(shù)
    示例：Windows CE（Pocket PC）
　　1.2.18  網(wǎng)絡(luò)
　　1.2.19  現(xiàn)代操作系統(tǒng)的起源
　1.3  小結(jié)
　1.4  習(xí)題
第2章  使用操作系統(tǒng)
　2.1  程序員看到的虛擬機(jī)
　　2.1.1  順序計(jì)算
　　2.1.2  多線程計(jì)算
　2.2  資源
　　2.2.1  使用文件
    示例：POSIX文件
    示例：Windows文件
　　2.2.2  使用其他資源
　2.3  進(jìn)程和線程
　　2.3.1  創(chuàng)建進(jìn)程和線程
　　2.3.2  FORK()、JOIN()和QUIT()：歷史的觀點(diǎn)
    示例：使用FORK()、JOIN()和QUIT()
　　2.3.3  經(jīng)典的進(jìn)程創(chuàng)建
　　2.3.4  現(xiàn)代進(jìn)程和線程的創(chuàng)建
　2.4  并發(fā)程序的編寫
　　2.4.1  多單線程進(jìn)程：UNIX模型
    示例：在UNIX系統(tǒng)中執(zhí)行命令
　　2.4.2  多進(jìn)程和進(jìn)程中的多線程：Windows模型
    示例：創(chuàng)建Windows進(jìn)程
　2.5  對(duì)象
　2.6  小結(jié)
　2.7  習(xí)題
  實(shí)驗(yàn)2.1：一個(gè)簡單的shell
  實(shí)驗(yàn)2.2：一個(gè)多線程的應(yīng)用程序
第3章  操作系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)
　3.1  基本功能
　　3.1.1  設(shè)備管理
　　3.1.2  進(jìn)程、線程和資源管理
　　3.1.3  存儲(chǔ)管理
　　3.1.4  文件管理
　3.2  一般實(shí)現(xiàn)考慮
　　3.2.1  性能
　　3.2.2  資源獨(dú)占性使用
　　3.2.3  處理器模式
　　3.2.4  內(nèi)核
　　3.2.5  請(qǐng)求獲得操作系統(tǒng)服務(wù)
　　3.2.6  軟件模塊化
　3.3  當(dāng)代的操作系統(tǒng)內(nèi)核
　　3.3.1  UNIX內(nèi)核
    示例：Linux
　　3.3.2  Windows NT執(zhí)行體和內(nèi)核
　3.4  小結(jié)
　3.5  習(xí)題
  實(shí)驗(yàn)3.1：觀察操作系統(tǒng)的行為
第4章  計(jì)算機(jī)組織結(jié)構(gòu)
　4.1  馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)
　　4.1.1  馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展
　　4.1.2  基本思想
　4.2  中央處理單元
　　4.2.1  算術(shù)邏輯運(yùn)算單元
　　4.2.2  控制單元
　　4.2.3  處理器的實(shí)現(xiàn)
　4.3  主存儲(chǔ)器
　4.4  I/O設(shè)備
　　4.4.1  設(shè)備控制器
　　4.4.2  直接內(nèi)存訪問
　　4.4.3  存儲(chǔ)映射I/O
　4.5  中斷
　4.6  當(dāng)代傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)
　4.7  移動(dòng)計(jì)算機(jī)
　　4.7.1  片上系統(tǒng)技術(shù)
　　4.7.2  電源管理
    示例：Itsy移動(dòng)計(jì)算機(jī)
　4.8  多處理機(jī)和并行計(jì)算機(jī)
　　4.8.1  并行指令執(zhí)行
　　4.8.2  陣列處理機(jī)
　　4.8.3  共享內(nèi)存多處理機(jī)
　　4.8.4  分布式存儲(chǔ)多處理機(jī)
　　4.8.5  工作站網(wǎng)絡(luò)
　4.9  小結(jié)
　4.10  習(xí)題
第5章  設(shè)備管理
　5.1  I/O系統(tǒng)
　　5.1.1  設(shè)備管理器抽象
　　5.1.2  在應(yīng)用程序內(nèi)I/O與處理器的交迭執(zhí)行
　　5.1.3  多個(gè)線程間的I/O處理器交迭執(zhí)行
　5.2  I/O策略
　　5.2.1  使用輪詢的直接I/O
　　5.2.2  中斷驅(qū)動(dòng)I/O
　　5.2.3  中斷I/O與輪詢I/O的性能比較
　5.3  設(shè)備管理器設(shè)計(jì)
　　5.3.1  設(shè)備相關(guān)的驅(qū)動(dòng)程序基礎(chǔ)框架
　　5.3.2  服務(wù)中斷
    示例：Linux設(shè)備I/O
　5.4  緩沖
　5.5  不同種類設(shè)備的特征
　　5.5.1  通信設(shè)備
    示例：異步串行設(shè)備
　　5.5.2  順序訪問存儲(chǔ)設(shè)備
    示例：傳統(tǒng)磁帶
　　5.5.3  隨機(jī)訪問存儲(chǔ)設(shè)備
    示例：磁盤
    示例：磁盤訪問優(yōu)化
    示例：CDROM和DVD
　5.6  小結(jié) 
　5.7  習(xí)題 
  實(shí)驗(yàn)5.1：軟盤驅(qū)動(dòng)程序
第6章  進(jìn)程、線程和資源的實(shí)現(xiàn)
　6.1  手邊的任務(wù)
　　6.1.1  經(jīng)典進(jìn)程的虛擬機(jī)
　　6.1.2  支持現(xiàn)代進(jìn)程和線程
　　6.1.3  資源
　　6.1.4  進(jìn)程地址空間
　　6.1.5  操作系統(tǒng)家族
　　6.1.6  進(jìn)程管理器的任務(wù)
　6.2  硬件進(jìn)程
　6.3  虛擬機(jī)接口
　6.4  進(jìn)程抽象
    示例：Linux進(jìn)程描述表
    示例：Windows NT/2000/XP進(jìn)程描述表
　6.5  線程抽象
    示例：Linux線程描述表
    示例：Windows NT/2000/XP線程描述表
　6.6  狀態(tài)圖
    示例：UNIX狀態(tài)圖
　6.7  資源管理器
　6.8  概括進(jìn)程管理策略
　　6.8.1  精化進(jìn)程管理器
　　6.8.2  專用的資源分配策略
　6.9  小結(jié)
　6.10  習(xí)題
  實(shí)驗(yàn)6.1：內(nèi)核計(jì)時(shí)器
  實(shí)驗(yàn)6.2：操縱內(nèi)核對(duì)象
第7章  調(diào)度
　7.1  概述
　7.2  調(diào)度機(jī)制
　　7.2.1  進(jìn)程調(diào)度程序組織
　　7.2.2  保存上下文
　　7.2.3  自愿的CPU共享
　　7.2.4  非自愿的CPU共享
　　7.2.5  性能
　7.3  策略選擇
　　7.3.1  調(diào)度程序的特征
　　7.3.2  一個(gè)調(diào)度研究模型
    示例：分解一個(gè)進(jìn)程成多個(gè)小進(jìn)程
　7.4  非剝奪策略
    示例：估計(jì)系統(tǒng)負(fù)載
　　7.4.1  先來先服務(wù)
    示例：預(yù)測FCFS的等待時(shí)間
　　7.4.2  最短作業(yè)優(yōu)先
　　7.4.3  優(yōu)先級(jí)調(diào)度
　　7.4.4  期限調(diào)度
　7.5  剝奪式策略
　　7.5.1  輪轉(zhuǎn)
　　7.5.2  多級(jí)隊(duì)列
　7.6  調(diào)度程序的實(shí)現(xiàn)
    示例：Linux調(diào)度機(jī)制
    示例：BSD UNIX中的調(diào)度策略
    示例：Windows NT/2000/XP中的線程調(diào)度
　7.7  小結(jié) 
　7.8  習(xí)題 
  　實(shí)驗(yàn)7.1：分析RR調(diào)度
第8章  基本同步原理
　8.1  協(xié)作進(jìn)程
　　8.1.1  臨界區(qū)　
　　8.1.2  死鎖
　　8.1.3  資源共享
　8.2  經(jīng)典解決辦法的改進(jìn)
　8.3  信號(hào)量：現(xiàn)代解決方法的基礎(chǔ)
　　8.3.1  操作原理
    示例：使用信號(hào)量
　　8.3.2  應(yīng)用中要考慮的因素
　8.4  共享存儲(chǔ)的多處理機(jī)中的同步
　8.5  小結(jié)
　8.6  習(xí)題
  實(shí)驗(yàn)8.1：有限緩沖區(qū)問題
第9章  高級(jí)同步技術(shù)與進(jìn)程間通信
　9.1  可選的同步原語
　　9.1.1  AND同步
    示例：使用AND同步來解決哲學(xué)家就餐問題
　　9.1.2  事件
    示例：使用通用事件
    示例：Windows NT/2000/XP中的分派對(duì)象
　9.2  管程
　　9.2.1  操作原理
　　9.2.2  條件變量
    示例：使用管程
　　9.2.3  使用管程的一些實(shí)際狀況
　9.3  進(jìn)程間通信
　　9.3.1  管道模型
　　9.3.2  消息傳遞機(jī)制
　　9.3.3  信箱
　　9.3.4  消息協(xié)議
　　9.3.5  使用send()和receive()操作
    示例：同步的IPC
　　9.3.6  延遲的消息拷貝
　9.4  小結(jié)
　9.5  習(xí)題
  實(shí)驗(yàn)9.1：使用管道
  實(shí)驗(yàn)9.2：精煉shell程序
第10章  死鎖
　10.1  背景
　　10.1.1  死鎖預(yù)防
　　10.1.2  死鎖避免
　　10.1.3  死鎖檢測和恢復(fù)
　　10.1.4  人工死鎖管理
　10.2  一個(gè)系統(tǒng)死鎖模型
    示例：單個(gè)資源類型
　10.3  死鎖預(yù)防
　　10.3.1  占有并等待
　　10.3.2  循環(huán)等待
　　10.3.3  允許剝奪
　10.4  死鎖避免
    示例：使用銀行家算法
　10.5  死鎖檢測和恢復(fù)
　　10.5.1  順序可重用資源
    示例：順序可重用資源圖
　　10.5.2  可消費(fèi)資源
　　10.5.3  一般資源系統(tǒng)
　　10.5.4  恢復(fù)
　10.6  小結(jié)
　10.7  習(xí)題
第11章  存儲(chǔ)管理
　11.1  基本知識(shí) 
　11.2  地址空間抽象
　　11.2.1  管理地址空間
    示例：靜態(tài)地址綁定
　　11.2.2  用于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)
　　11.2.3  現(xiàn)代存儲(chǔ)綁定
　11.3  主存分配
　　11.3.1  固定分區(qū)存儲(chǔ)分配策略
　　11.3.2  可變分區(qū)存儲(chǔ)分配策略
    示例：移動(dòng)程序的開銷
　　11.3.3  現(xiàn)代存儲(chǔ)分配策略
　11.4  動(dòng)態(tài)地址空間綁定
　11.5  現(xiàn)代存儲(chǔ)管理器策略
　　11.5.1  交換
　　11.5.2  虛擬存儲(chǔ)器
    示例：使用高速緩存存儲(chǔ)器
　　11.5.3  共享存儲(chǔ)器的多處理機(jī)
　11.6  小結(jié)
　11.7  習(xí)題
  實(shí)驗(yàn)11.1：使用共享存儲(chǔ)器
第12章  虛擬存儲(chǔ)器
　12.1  概述
　12.2  地址轉(zhuǎn)換
　　12.2.1  地址空間映射
　　12.2.2  段式和頁式
　12.3  頁式
    示例：當(dāng)代的頁表實(shí)現(xiàn)
　12.4  靜態(tài)頁面調(diào)度算法
　　12.4.1  取策略
　　12.4.2  請(qǐng)求調(diào)頁算法
　　12.4.3  棧算法
　　12.4.4  實(shí)現(xiàn)LRU
　　12.4.5  頁面調(diào)度性能
　12.5  動(dòng)態(tài)頁面調(diào)度算法
　　12.5.1  駐留集算法
    示例：駐留集算法
　　12.5.2  駐留集算法的實(shí)現(xiàn)
    示例：利用分頁實(shí)現(xiàn)IPC
    示例：Windows NT/2000/XP虛擬存儲(chǔ)器
    示例：Linux虛擬存儲(chǔ)器
　12.6  段式
　　12.6.1  地址轉(zhuǎn)換
　　12.6.2  實(shí)現(xiàn)
    示例：Multics段式系統(tǒng)
　12.7  存儲(chǔ)映射文件
　12.8  小結(jié)
　12.9  習(xí)題
  實(shí)驗(yàn)12.1：存儲(chǔ)映射文件
第13章  文件管理
　13.1  概述
　13.2  文件
　　13.2.1  低級(jí)文件
　　13.2.2  結(jié)構(gòu)化文件
　　13.2.3  數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)
　　13.2.4  多媒體存儲(chǔ)
　13.3  低級(jí)文件實(shí)現(xiàn)
　　13.3.1  open()和close()操作
    示例：UNIX中的open和close操作
　　13.3.2  塊管理
    示例：UNIX文件結(jié)構(gòu)
    示例：DOS下的FAT文件系統(tǒng)
　　13.3.3  讀、寫字節(jié)流
　13.4  支持高級(jí)文件抽象
　　13.4.1  結(jié)構(gòu)化順序文件
　　13.4.2  索引順序文件
　　13.4.3  數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)
　　13.4.4  多媒體文檔
　13.5  目錄
    示例：幾個(gè)目錄例子
　13.6  目錄實(shí)現(xiàn) 
　　13.6.1  目錄項(xiàng)
　　13.6.2  打開一個(gè)文件
　13.7  文件系統(tǒng)
    示例：ISO 9660文件系統(tǒng)
　　13.7.1  安裝文件系統(tǒng)
　　13.7.2  異構(gòu)文件系統(tǒng)
　13.8  小結(jié)
　13.9  習(xí)題
  實(shí)驗(yàn)13.1：一個(gè)簡單的文件管理器
第14章  保護(hù)和安全
　14.1  問題
　　14.1.1  目標(biāo)
　　14.1.2  策略和機(jī)制
　　14.1.3  保護(hù)和安全的上下文
　　14.1.4  保護(hù)機(jī)制的開銷
　14.2  認(rèn)證
　　14.2.1  外部用戶認(rèn)證
    示例：Windows NT/2000/XP用戶認(rèn)證
　　14.2.2  內(nèi)部的線程/進(jìn)程認(rèn)證
　　14.2.3  網(wǎng)絡(luò)中的認(rèn)證
　　14.2.4  軟件認(rèn)證
　14.3  授權(quán)
　　14.3.1  特別的授權(quán)機(jī)制
　　14.3.2  授權(quán)的通用模型
　　14.3.3  實(shí)現(xiàn)安全策略
　　14.3.4  實(shí)現(xiàn)通用的授權(quán)機(jī)制
　　14.3.5  保護(hù)域
　　14.3.6  訪問矩陣的實(shí)現(xiàn)
　14.4  密碼技術(shù)
　　14.4.1  概述
　　14.4.2  私有密鑰加密技術(shù)
　　14.4.3  公開密鑰加密技術(shù)
    示例：PGP
　　14.4.4  Internet信息發(fā)送
　14.5  小結(jié)
　14.6  習(xí)題
第15章  網(wǎng)絡(luò)
　15.1  從計(jì)算機(jī)通信到網(wǎng)絡(luò)
　　15.1.1  交換網(wǎng)絡(luò)
　　15.1.2  網(wǎng)絡(luò)硬件需求
　　15.1.3  網(wǎng)絡(luò)軟件需求
　15.2  ISO的OSI網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)模型
　　15.2.1  網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的演變
　　15.2.2  ISO的OSI模型
　15.3  媒體訪問控制（MAC）協(xié)議
　　15.3.1  物理層
    示例：快速物理層
　　15.3.2  數(shù)據(jù)鏈路層
　　15.3.3  當(dāng)代網(wǎng)絡(luò)
　15.4  網(wǎng)絡(luò)層
　　15.4.1  Internet尋址
　　15.4.2  路由
　　15.4.3  網(wǎng)絡(luò)層的使用
    示例：在Internet上的延遲
　15.5  傳輸層
　　15.5.1  通信端口
　　15.5.2  數(shù)據(jù)類型
　　15.5.3  可靠的通信
    示例：數(shù)據(jù)報(bào)和虛電路性能
　15.6  使用傳輸層
　　15.6.1  命名和地址
    示例：域名服務(wù)
　　15.6.2  客戶-服務(wù)器模型
　15.7  網(wǎng)絡(luò)安全
　　15.7.1  傳輸層安全：防火墻
　　15.7.2  網(wǎng)絡(luò)層安全：IPsec
　15.8  小結(jié)
　15.9  習(xí)題
  實(shí)驗(yàn)15.1：使用TCP/IP協(xié)議
    示例：WinSock包
第16章  遠(yuǎn)程文件
　16.1  通過網(wǎng)絡(luò)共享信息
　　16.1.1  顯式的文件復(fù)制系統(tǒng)
　　16.1.2  無縫文件系統(tǒng)接口
　　16.1.3  工作分布
　16.2  遠(yuǎn)程磁盤系統(tǒng)
　　16.2.1  遠(yuǎn)程磁盤操作
　　16.2.2  性能因素
　　16.2.3  可靠性
　　16.2.4  遠(yuǎn)程磁盤的未來
　16.3  遠(yuǎn)程文件系統(tǒng)
　　16.3.1  通用的體系結(jié)構(gòu)
　　16.3.2  塊高速緩存
　　16.3.3  失效后的恢復(fù)
　16.4  文件級(jí)高速緩存
　　16.4.1  Andrew文件系統(tǒng)
　　16.4.2  LOCUS文件系統(tǒng)
　16.5  目錄系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)
　　16.5.1  文件名字
　　16.5.2  打開一個(gè)文件
　16.6  小結(jié)
　16.7  習(xí)題
第17章  分布式計(jì)算
　17.1  分布式操作系統(tǒng)機(jī)制
　17.2  分布式主存
　　17.2.1  遠(yuǎn)程存儲(chǔ)器
    示例：Linda程序設(shè)計(jì)語言
　　17.2.2  分布式共享存儲(chǔ)器
　17.3  遠(yuǎn)程過程調(diào)用
　　17.3.1  RPC如何工作
　　17.3.2  實(shí)現(xiàn)RPC
　17.4  遠(yuǎn)程對(duì)象
　　17.4.1  Emerald系統(tǒng)
　　17.4.2  CORBA
　　17.4.3  Java遠(yuǎn)程對(duì)象
　17.5  分布式進(jìn)程管理
　　17.5.1  通用的進(jìn)程管理
　　17.5.2  進(jìn)程和線程創(chuàng)建
　　17.5.3  調(diào)度
　　17.5.4  遷移和負(fù)載平衡
　　17.5.5  分布式同步
　17.6  小結(jié)
　17.7  習(xí)題
  實(shí)驗(yàn)17.1：使用遠(yuǎn)程過程調(diào)用
第18章  分布式程序設(shè)計(jì)運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)
　18.1  用中間件來支持分布式軟件
　18.2  傳統(tǒng)的分布式應(yīng)用程序
　18.3  經(jīng)典分布式程序設(shè)計(jì)的中間件支持
　　18.3.1  PVM
　　18.3.2  Beowulf集群計(jì)算環(huán)境
　　18.3.3  OSF分布式計(jì)算環(huán)境
　18.4  Web上的分布式程序設(shè)計(jì)
　18.5  移動(dòng)代碼的中間件支持
　　18.5.1  Java和Java虛擬機(jī)
　　18.5.2  ECMA335通用語言基礎(chǔ)設(shè)施
　18.6  小結(jié)
　18.7  習(xí)題
第19章  設(shè)計(jì)策略
　19.1  設(shè)計(jì)考慮
　　19.1.1  性能
　　19.1.2  可信軟件
　　19.1.3  模塊化
　　19.1.4  可移植性
　19.2  單一內(nèi)核
    示例：MSDOS
    示例：UNIX內(nèi)核
　19.3  模塊化組織結(jié)構(gòu)
    示例：Choices——面向?qū)ο蟮牟僮飨到y(tǒng)
　19.4  可擴(kuò)展內(nèi)核或微內(nèi)核組織結(jié)構(gòu)
    示例：Mach操作系統(tǒng)
　19.5  分層的組織結(jié)構(gòu)
　19.6  用于分布式系統(tǒng)的操作系統(tǒng)　
　　19.6.1  網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)
    示例：BSD UNIX
　　19.6.2  分布式操作系統(tǒng)
    示例：CHORUS操作系統(tǒng)
　19.7  小結(jié)
　19.8  習(xí)題
第20章  Linux內(nèi)核
　20.1  Linux內(nèi)核
　20.2  內(nèi)核組織結(jié)構(gòu)
　　20.2.1  使用內(nèi)核服務(wù)
　　20.2.2  守護(hù)進(jìn)程
　　20.2.3  啟動(dòng)內(nèi)核
　　20.2.4  機(jī)器中的控制流
　20.3  模塊和設(shè)備管理
　　20.3.1  模塊組織
　　20.3.2  模塊的安裝和移除
　20.4  進(jìn)程和資源管理
　　20.4.1  運(yùn)行進(jìn)程管理器
　　20.4.2  創(chuàng)建一個(gè)新任務(wù)
　　20.4.3  IPC和同步
　　20.4.4  調(diào)度程序
　20.5  存儲(chǔ)管理器
　　20.5.1  虛擬地址空間
　　20.5.2  缺頁處理程序
　20.6  文件管理
　20.7  小結(jié)
第21章  Windows NT/*!2000/*!XP內(nèi)核
　21.1  概述
　21.2  NT內(nèi)核
　　21.2.1  對(duì)象
　　21.2.2  線程
　　21.2.3  多處理機(jī)同步
　　21.2.4  自陷、中斷和異常
　21.3  NT 執(zhí)行體
　　21.3.1  對(duì)象管理器
　　21.3.2  進(jìn)程和線程管理器
　　21.3.3  虛擬存儲(chǔ)管理器
　　21.3.4  I/O管理器
　　21.3.5  高速緩存管理器
　21.4  內(nèi)核本地過程調(diào)用和IPC
  21.5  子系統(tǒng)
  21.6  小結(jié)
術(shù)語表
參考文獻(xiàn)