操作系統(tǒng)原理

第1章 概述
1.1 操作系統(tǒng)的作用
1.1.1 彌補硬件和應用間的差距
1.1.2 操作系統(tǒng)的三種視圖
1.2 操作系統(tǒng)的組織結構
1.2.1 結構化組織
1.2.2 硬件接口
1.2.3 編程接口
1.2.4 用戶接口
1.2.5 運行時組織結構
1.3 操作系統(tǒng)的發(fā)展和概念
1.3.1 早期的系統(tǒng)
1.3.2 批處理操作系統(tǒng)
1.3.3 多道程序設計系統(tǒng)
1.3.4 交互式操作系統(tǒng)
1.3.5 個人計算機和工作站操作系統(tǒng)
1.3.6 實時操作系統(tǒng)
1.3.7 分布式操作系統(tǒng)
第1部分 進程管理和同步
第2章 基本概念：進程及其交互
2.1 進程的概念
2.2 進程定義及實例化
2.2.1 進程問的次序關系
2.2.2 進程的隱式創(chuàng)建
2.2.3 用fork和join顯式地創(chuàng)建進程
2.2.4 進程聲明與類集
2.3 基本的進程交互
2.3.1 競爭：臨界區(qū)問題
2.3.2 協(xié)作
2.4 信號量
2.4.1 信號量操作與數(shù)據(jù)
2.4.2 使用信號量實現(xiàn)互斥
2.4.3 生產(chǎn)者／消費者情形中的信號量
2.5 事件同步
第3章 高級同步與通信
3.1 共享內(nèi)存的方法
3.1.1 管程
3.1.2 受保護類型
3.2 分布式同步與通信
3.2.1 基于消息的通信
3.2.2 基于過程的通信
3.2.3 分布式互斥
3.3 其他經(jīng)典同步問題
3.3.1 讀者／寫者問題
3.3.2 哲學家進餐問題
3.3.3 電梯(調(diào)度)算法
3.3.4 使用邏輯時鐘對事件排序
第4章 操作系統(tǒng)內(nèi)核：進程和線程的實現(xiàn)
4.1 內(nèi)核定義與目標
4.2 隊列結構
4.2.1 操作系統(tǒng)中的資源隊列
4.2.2 隊列的實現(xiàn)
4.3 線程
4.4 進程與線程的實現(xiàn)
4.4.1 進程和線程描述符
4.4.2 進程操作的實現(xiàn)
4.4.3 線程的操作
4.5 同步與通信機制的實現(xiàn)
4.5.1 信號量和鎖
4.5.2 管程原語
4.5.3 時鐘和時間管理
4.5.4 通信原語
4.6 中斷處理
第5章 進程和線程調(diào)度
5.1 調(diào)度器的組織方式
5.1.1 嵌入的和自治的調(diào)度器
5.1.2 優(yōu)先級調(diào)度
5.2 調(diào)度方法
5.2.1 調(diào)度框架
5.2.2 常用調(diào)度算法
5.2.3 方法對比
5.3 優(yōu)先級倒置
5.4 多處理器和分布式調(diào)度
第6章 死鎖
6.1 可重用資源、可消耗資源上的死鎖
6.1.1 可重用資源和可消耗資源
6.1.2 計算機系統(tǒng)中的死鎖
6.2 處理死鎖問題的方法
6.3 一個系統(tǒng)模型
6.3.1 資源圖
6.3.2 狀態(tài)轉換
6.3.3 死鎖狀態(tài)和安全狀態(tài)
6.4 死鎖檢測
6.4.1 資源圖的簡化
6.4.2 死鎖檢測的特殊情況
6.4.3 分布式系統(tǒng)中的死鎖檢測
6.5 死鎖恢復
6.5.1 進程終止
6.5.2 資源搶占
6.6 動態(tài)死鎖避免
6.6.1 需求圖
6.6.2 銀行家算法
6.7 死鎖預防
6.7.1 破壞互斥使用條件
6.7.2 破壞占有并等待條件
6.7.3 破壞循環(huán)等待條件
第2部分 內(nèi)存管理
第7章 物理內(nèi)存
7.1 使程序準備執(zhí)行
7.1.1 程序轉換
7.1.2 邏輯地址到物理地址的綁定
7.2 內(nèi)存劃分模式
7.2.1 固定分區(qū)
7.2.2 可變分區(qū)
7.2.3 伙伴系統(tǒng)
7.3 可變分區(qū)的分配策略
內(nèi)存利用率的衡量
7.4 內(nèi)存不足時的管理
7.4.1 內(nèi)存緊湊
7.4.2 交換
7.4.3 覆蓋
第8章 虛擬存儲
8.1 虛擬存儲的原理
8.2 虛擬存儲的實現(xiàn)
8.2.1 分頁機制
8.2.2 分段機制
8.2.3 段頁機制
8.2.4 系統(tǒng)表的分頁
8.2.5 變換索引緩沖區(qū)
8.3 分頁系統(tǒng)的存儲分配
8.3.1 全局頁面置換算法
8.3.2 局部頁面置換算法
8.3.3 裝載控制和抖動
8.3.4 分頁的評價
第9章 主存中數(shù)據(jù)和代碼的共享
9.1 單一副本的共享
9.1.1 共享的原因
9.1.2 共享的需求
9.1.3 鏈接與共享
9.2 無虛擬存儲的系統(tǒng)中的共享
9.3 分頁系統(tǒng)中的共享
9.3.1 數(shù)據(jù)的共享
9.3.2 代碼的共享
9.4 分段系統(tǒng)中的共享
9.4.1 代碼和數(shù)據(jù)的共享
9.4.2 無限制的動態(tài)鏈接
9.5 分布式共享存儲的原理
分布式共享存儲的用戶視圖
9.6 分布式共享存儲的實現(xiàn)
9.6.1 實現(xiàn)非結構化的分布式共享存儲
9.6.2 實現(xiàn)結構化的分布式共享存儲
第3部分 文件系統(tǒng)和輸入／輸出
第10章 文件系統(tǒng)
10.1 文件管理的基本功能
10.2 文件系統(tǒng)的層次模型
10.3 文件的用戶視圖
10.3.1 文件名和類型
10.3.2 邏輯文件的組織結構
10.3.3 其他的文件屬性
10.3.4 文件操作
10.4 文件目錄
10.4.1 目錄的層次組織結構
10.4.2 目錄操作
10.4.3 文件目錄的實現(xiàn)
10.5 基本文件系統(tǒng)
10.5.1 文件描述符
10.5.2 打開和關閉文件
10.6 設備的組織方法
10.6.1連續(xù)組織
10.6.2 鏈接組織
10.6.3 索引組織
10.6.4 空閑存儲空間的管理
10.7 分布式文件系統(tǒng)的基本原理
10.7.1 目錄結構和共享
10.7.2 文件共享的語義
10.8 實現(xiàn)分布式文件系統(tǒng)
10.8.1 基本結構
10.8.2 高速緩存
10.8.3 無狀態(tài)的服務器與有狀態(tài)的服務器
10.8.4 文件復制
第11章 輸入/輸出系統(tǒng)
11.1 設備管理中的基本問題
11.2 輸入/輸出系統(tǒng)的一種層次模型
輸入/輸出系統(tǒng)接口
11.3 輸入/輸出設備
11.3.1 用戶終端
11.3.2 打印機和掃描儀
11.3.3 輔存
11.3.4 盤的性能特性
11.3.5 網(wǎng)絡
11.4 設備驅動程序
11.4.1 內(nèi)存映像與明確的設備接口
11.4.2 使用輪詢的可編程輸入/輸出
11.4.3 使用中斷的可編程輸入/輸出
11.4.4 直接內(nèi)存訪問
11.5 設備管理
11.5.1 緩沖和高速緩存
11.5.2 錯誤處理
11.5.3 磁盤調(diào)度
11.5.4 設備共享
第4部分 保護和安全
第12章 保護和安全接口
12.1 安全威脅
12.1.1 危害種類
12.1.2 易損壞的資源
12.1.3 攻擊類型
12.2 保護系統(tǒng)應有的功能
12.2.1 外部安全措施
12.2.2 用戶標識鑒別
12.2.3 通信安全措施
12.2.4 威脅監(jiān)視
12.3 用戶鑒別
12.3.1 鑒別方法
12.3.2 口令
12.4 安全通信
12.4.1 加密原理
12.4.2 密鑰加密
12.4.3 公鑰加密系統(tǒng)
第13章 內(nèi)部保護機制
13.1 訪問控制環(huán)境
13.2 指令級訪問控制
13.2.1 寄存器和輸入/輸出保護
13.2.2 主存保護
13.3 高層訪問控制
13.3.1 訪問矩陣模型
13.3.2 訪問列表和權能列表
13.3.3 一個綜合實例：客戶端/服務器保護
13.3.4 組合使用訪問列表和權能列表
13.4 信息流控制
13.4.1 禁閉問題
13.4.2 層次化的信息流
13.4.3 選擇性禁閉問題
第5部分 程序設計項目
I 進程/線程的同步
1 項目概述
2 創(chuàng)建競爭條件
3 臨界區(qū)問題的解決方法
3.1 使用互斥鎖的解決方法
3.2 軟件解決方法
4 實現(xiàn)一般信號量
4.1 使用互斥鎖和條件變量的解決方法
4.2 軟件解決方法
5 有界緩沖區(qū)
6 具體任務總結
7 附加任務的建議
II 進程和資源管理
1 項目概述
2 進程和資源的基本管理器
2.1 進程狀態(tài)
2.2 進程的表示
2.3 資源的表示
2.4 對進程和資源的操作
2.5 調(diào)度函數(shù)
2.6 演示shell程序
3 擴充的進程和資源管理器
3.1 超時中斷
3.2 輸入/輸出處理
3.3 擴充的shell
4 具體任務總結
5 附加任務的建議
III 內(nèi)存管理
1 項目概述
2 內(nèi)存管理器
2.1 內(nèi)存
2.2 用戶接口
3 模擬試驗
3.1 產(chǎn)生請求的大小
3.2 收集有關性能的數(shù)據(jù)
3.3 選擇要釋放的內(nèi)存塊
4 具體任務總結
5 附加任務的建議
IV 頁面置換算法
1 項目概述
2 全局頁面置換算法
3 局部頁面置換算法
4 產(chǎn)生引用串
5 性能評價
6 具體任務總結
7 附加任務的建議
V 文件系統(tǒng)
1 項目概述
2 輸入/輸出系統(tǒng)
3 文件系統(tǒng)
3.1 用戶和文件系統(tǒng)之間的接口
3.2 文件系統(tǒng)的組織結構
3.3 目錄
3.4 創(chuàng)建和刪除文件
3.5 打開和關閉文件
3.6 在文件中讀、寫和搜索
3.7 列出目錄
4 演示shell程序
5 具體任務總結
6 附加任務的建議
VI 其他編程項目
1 定時器工具
2 進程調(diào)度
3 銀行家算法
4 磁盤調(diào)度算法
5 穩(wěn)定存儲
術語表