計算機的心智：操作系統(tǒng)之哲學管理

前言
第一篇 基礎原理篇
第1章 操作系統(tǒng)導論
引子：智者的挑戰(zhàn)
1．1 人造學科
1．2 程序是如何運行的
1．3 什么是操作系統(tǒng)
1．4 魔幻與管理
1．5 用戶程序與操作系統(tǒng)
1．6 操作系統(tǒng)的范疇
1．7 為什么學習操作系統(tǒng)
思考題
第2章 操作系統(tǒng)歷史
引子：操作系統(tǒng)進化的推動因素
2．1 第一階段：狀態(tài)機操作系統(tǒng)(1940年以前)
2．2 第二階段：單一操作員、單一控制端操作系統(tǒng)(20世紀40年代)
2．3 第三階段：批處理操作系統(tǒng)(20世紀50年代)
2．4 第四代：多道批處理操作系統(tǒng)(20世紀60年代)
2．5 第五代之一：分時操作系統(tǒng)(20世紀70年代)
2．6 第五代之二：實時操作系統(tǒng)
2．7 第六代：現(xiàn)代操作系統(tǒng)(1980年以后)
2．8 操作系統(tǒng)的演變過程
2．9 操作系統(tǒng)的未來發(fā)展趨勢
思考題
第3章 操作系統(tǒng)基本概念
引子：“差不多”精神
3．1 計算機硬件基本知識
3．2 抽象
3．3 內(nèi)核態(tài)和用戶態(tài)
3．4 操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
3．5 進程、內(nèi)存和文件
3．6 系統(tǒng)調(diào)用
3．7 殼
思考題
第二篇 進程原理篇
第4章 進程
引子
4．1 進程概論
4．2 進程模型
4．3 多道編程的效率
4．4 進程的產(chǎn)生與消失
4．5 進程的層次結(jié)構(gòu)
4．6 進程的狀態(tài)
4．7 進程創(chuàng)立
4．8 進程與地址空間
4．9 進程管理
4．1 0進程的缺陷
思考題
第5章 線程
引子
5．1 進程的分身術——線程
5．2 線程管理
5．3 線程的實現(xiàn)方式
5．4 現(xiàn)代操作系統(tǒng)的線程實現(xiàn)模型
5．5 多線程的關系
5．6 討論：從用戶態(tài)進入內(nèi)核態(tài)
5．7 討論：線程的困惑——確定性與非確定性
思考題
第6章 線程通信
引子
6．1 為什么要通信
6．2 線程對白：管道、記名管道、套接字
6．3 線程電報：信號
6．4 線程旗語：信號量
6．5 線程擁抱：共享內(nèi)存
6．6 信件發(fā)送：消息隊列
6．7 其他通信機制
思考題
第7章 進程同步
引子
7．1 為什么要同步
7．2 線程同步的目的
7．3 鎖的進化
7．4 睡覺與叫醒：生產(chǎn)者與消費者問題
7．5 信號量
7．6 鎖、睡覺與叫醒、信號量
7．7 管程
7．8 消息傳遞
7．9 柵欄
思考題
第8章 進程調(diào)度
引子
8．1 調(diào)度的目標
8．2 處理器調(diào)度的總體目標
8．3 先來先服務調(diào)度算法
8．4 時間片輪轉(zhuǎn)
8．5 短任務優(yōu)先
8．6 優(yōu)先級調(diào)度
8．7 混合調(diào)度算法
8．8 其他調(diào)度算法
8．9 實時調(diào)度算法
8．1 0高級議題：調(diào)度異常之優(yōu)先級
倒掛
思考題
第9章 鎖的實現(xiàn)
引子：鎖的實現(xiàn)哲學
9．1 以中斷啟用與禁止來實現(xiàn)鎖
9．2 以測試與設置指令來實現(xiàn)鎖
9．3 以非繁忙等待、中斷啟用與禁止來實現(xiàn)鎖
9．4 以最少繁忙等待、測試與設置來實現(xiàn)鎖
9．5 中斷禁止、測試與設置
思考題
第10章 死鎖應對
引子
10．1 發(fā)生死鎖的原因
10．2 死鎖的描述
10．3 死鎖的4個必要條件
10．4 哲學家就餐問題
1O．5 死鎖的應對
10．6 消除死鎖的必要條件
10．7 銀行家算法：冒險的代價
10．8 哲學家就餐問題之解
10．9 討論：死鎖的思考——綜合治理
10．1 0討論：死鎖、活鎖與饑餓
思考題
第三篇 內(nèi)存原理篇
第11章 基本內(nèi)存管理
引子
11．1 內(nèi)存管理的環(huán)境
11．2 內(nèi)存管理的目標
11．3 虛擬內(nèi)存的概念
11．4 操作系統(tǒng)在內(nèi)存的位置
11．5 單道編程的內(nèi)存管理
11．6 多道編程的內(nèi)存管理
11．7 閑置空間管理
思考題
第12章 頁式內(nèi)存管理
引子
12．1 基址極限管理模式的問題
12．2 分頁內(nèi)存管理
12．3 分頁系統(tǒng)的優(yōu)缺點
12．4 翻譯速度
12．5 缺頁中斷處理
12．6 鎖住頁面
12．7 頁面足寸
12．8 內(nèi)存抖動
思考題
第13章 頁面更換算法
引子
13．1 頁面需要更換
13．2 頁面更換的目標
13．3 隨機更換算法
13．4 先進先出算法
13．5 第二次機會算法
13．6 時鐘算法
13．7 最優(yōu)更換算法
13．8 NRU算法
13．9 IRU算法
13．10 工作集算法
13．11 工作集時鐘算法
13．12 頁面替換策略
思考題
第14章 段式內(nèi)存管理
引子
14．1 分頁系統(tǒng)的缺點
14．2 分段管理系統(tǒng)
14．3 分段的優(yōu)缺點
14．4 段頁式內(nèi)存管理
14．5 段號是否占用尋址字住
14．6 討論：否定之否定的嵌套一純粹
分段與邏輯分段、分頁與段頁
思考題
第四篇 文件原理篇
第15章 磁盤操作
引子
15．1 磁盤組織與管理
15．2 磁盤的結(jié)構(gòu)
15．3 盤面的結(jié)構(gòu)
15．4 磁盤驅(qū)動器的訪問速度
15．5 操作系統(tǒng)界面
15．6 磁盤調(diào)度算法
思考題
第16章 文件基礎
引子
16．1 為什么需要文件系統(tǒng)
16．2 什么是文件系統(tǒng)
16．3 文件系統(tǒng)的目標-
16．4 文件的基本知識
16．5 從用戶角度看文件系統(tǒng)
16．6 地址獨立的實現(xiàn)機制：文件夾
16．7 文件系統(tǒng)調(diào)甩
16．8 內(nèi)存映射的文件訪問
思考題
第17章 文件系統(tǒng)實現(xiàn)
引子
17．1 文件系統(tǒng)的布局
17．2 文件的實現(xiàn)
17．3 目錄實現(xiàn)：地址獨立的實現(xiàn)
17．4 閑置空間管理
思考題
第18章 文件系統(tǒng)
引子
18．1 文件系統(tǒng)訪問控制
18．2 主動控制：訪問控制表
18．3 能力表
18．4 訪問控制的實施
18．5 文件系統(tǒng)性能
18．6 提高系統(tǒng)性能的方法
18．7 文件系統(tǒng)設計分析：日志結(jié)構(gòu)的文件系統(tǒng)
18．8 海量數(shù)據(jù)文件系統(tǒng)
思考題
第五篇 I／O原理篇
第19章 輸入輸出
引子
19．1 什么是輸入輸出
19．2 輸入輸出的目的
19．3 輸入輸出硬件
19．4 輸入輸出軟件
19．5 I／O軟件分層
思者題
第六篇 多核原理篇
第20章 多核結(jié)構(gòu)與內(nèi)存
引子
20．1 以量取勝
20．2 多核基本概念
20．3 多核的內(nèi)存結(jié)構(gòu)
20．4 對稱多處理器計算機的啟動過程
20．5 多處理器之間的通信
20．6 SMP緩存一致性
20．7 多處理器、超線程和多核的比較
思考題
第21章 多核環(huán)境下的進程同步
與調(diào)度
引子
21．1 多核環(huán)境下操作系統(tǒng)的修正
21．2 多核環(huán)境下的進程同步與調(diào)度
21．3 多核進程同步
21．4 硬件原子操作
21．5 總線鎖
21．6 多核環(huán)境下的軟件同步原語
21．7 旋鎖
21．8 其他同步原語
21．9 核環(huán)境下的進程調(diào)度
21．10 多核環(huán)境下的能耗管理
21．11 討論：多核系統(tǒng)的性能
思考題
第七篇 操作系統(tǒng)設計原理篇
第22章 操作系統(tǒng)設計之原理
引子
22．1 操作系統(tǒng)設計的追求
22．2 操作系統(tǒng)設計的第1條哲學原理：層次架構(gòu)
22．3 操作系統(tǒng)設計的第2條哲學原理：沒有時錯
22．4 操作系統(tǒng)設計的第3條哲學原理：懶人哲學
22．5 操作系統(tǒng)設計的第4條哲學原理：讓困于人
22．6 操作系統(tǒng)設計的第5條哲學原理：留有余地
22．7 操作系統(tǒng)設計的第6條哲學原理：子虛鳥有——海市蜃樓之美
22．8 操作系統(tǒng)設計的第7條哲學原理：時空轉(zhuǎn)換——滄海桑田之變
22．9 操作系統(tǒng)設計的第8務哲學原理：策機分離與權利分離
22．10 操作系統(tǒng)設計的第9條哲學原理：簡單為美——求于至簡、歸于永恒
22．11 操作系統(tǒng)設計的第10條哲學原理：適可而止
思考題
結(jié)語
參考文獻