操作系統(tǒng)（原書第3版）

第1章  導(dǎo)言
　1.1  計算機(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
　　1.2.3  批處理技術(shù)
    示例：批處理文件
　　1.2.4  分時系統(tǒng)
　　1.2.5  用戶的觀點
　　1.2.6  分時技術(shù)
    示例：UNIX分時系統(tǒng)
　　1.2.7  個人計算機(jī)和工作站
　　1.2.8  用戶的觀點
　　1.2.9  操作系統(tǒng)技術(shù)
　　1.2.10  對現(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
　　1.2.13  操作系統(tǒng)技術(shù)
　　1.2.14  對現(xiàn)代操作系統(tǒng)技術(shù)的貢獻(xiàn)
    示例：VxWorks
　　1.2.15  小型通信計算機(jī)
　　1.2.16  用戶的觀點
　　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  順序計算
　　2.1.2  多線程計算
　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
    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  對象
　2.6  小結(jié)
　2.7  習(xí)題
  實驗2.1：一個簡單的shell
  實驗2.2：一個多線程的應(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  存儲管理
　　3.1.4  文件管理
　3.2  一般實現(xiàn)考慮
　　3.2.1  性能
　　3.2.2  資源獨占性使用
　　3.2.3  處理器模式
　　3.2.4  內(nèi)核
　　3.2.5  請求獲得操作系統(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
  實驗3.1：觀察操作系統(tǒng)的行為
第4章  計算機(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)邏輯運算單元
　　4.2.2  控制單元
　　4.2.3  處理器的實現(xiàn)
　4.3  主存儲器
　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  存儲映射I/O
　4.5  中斷
　4.6  當(dāng)代傳統(tǒng)計算機(jī)
　4.7  移動計算機(jī)
　　4.7.1  片上系統(tǒng)技術(shù)
　　4.7.2  電源管理
    示例：Itsy移動計算機(jī)
　4.8  多處理機(jī)和并行計算機(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
　　5.3.1  設(shè)備相關(guān)的驅(qū)動程序基礎(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  順序訪問存儲設(shè)備
    示例：傳統(tǒng)磁帶
　　5.5.3  隨機(jī)訪問存儲設(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 
  實驗5.1：軟盤驅(qū)動程序
第6章  進(jìn)程、線程和資源的實現(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
  實驗6.1：內(nèi)核計時器
  實驗6.2：操縱內(nèi)核對象
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  一個調(diào)度研究模型
    示例：分解一個進(jìn)程成多個小進(jìn)程
　7.4  非剝奪策略
    示例：估計系統(tǒng)負(fù)載
　　7.4.1  先來先服務(wù)
    示例：預(yù)測FCFS的等待時間
　　7.4.2  最短作業(yè)優(yōu)先
　　7.4.3  優(yōu)先級調(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  多級隊列
　7.6  調(diào)度程序的實現(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 
  　實驗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：使用信號量
　　8.3.2  應(yīng)用中要考慮的因素
　8.4  共享存儲的多處理機(jī)中的同步
　8.5  小結(jié)
　8.6  習(xí)題
  實驗8.1：有限緩沖區(qū)問題
第9章  高級同步技術(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
  實驗9.1：使用管道
  實驗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  一個系統(tǒng)死鎖模型
    示例：單個資源類型
　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  存儲管理
　11.1  基本知識 
　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)的動態(tài)存儲
　　11.2.3  現(xiàn)代存儲綁定
　11.3  主存分配
　　11.3.1  固定分區(qū)存儲分配策略
　　11.3.2  可變分區(qū)存儲分配策略
    示例：移動程序的開銷
　　11.3.3  現(xiàn)代存儲分配策略
　11.4  動態(tài)地址空間綁定
　11.5  現(xiàn)代存儲管理器策略
　　11.5.1  交換
　　11.5.2  虛擬存儲器
    示例：使用高速緩存存儲器
　　11.5.3  共享存儲器的多處理機(jī)
　11.6  小結(jié)
　11.7  習(xí)題
  實驗11.1：使用共享存儲器
第12章  虛擬存儲器
　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)代的頁表實現(xiàn)
　12.4  靜態(tài)頁面調(diào)度算法
　　12.4.1  取策略
　　12.4.2  請求調(diào)頁算法
　　12.4.3  棧算法
　　12.4.4  實現(xiàn)LRU
　　12.4.5  頁面調(diào)度性能
　12.5  動態(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  駐留集算法的實現(xiàn)
    示例：利用分頁實現(xiàn)IPC
    示例：Windows NT/2000/XP虛擬存儲器
    示例：Linux虛擬存儲器
　12.6  段式
　　12.6.1  地址轉(zhuǎn)換
　　12.6.2  實現(xiàn)
    示例：Multics段式系統(tǒng)
　12.7  存儲映射文件
　12.8  小結(jié)
　12.9  習(xí)題
  實驗12.1：存儲映射文件
第13章  文件管理
　13.1  概述
　13.2  文件
　　13.2.1  低級文件
　　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
　13.3  低級文件實現(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：幾個目錄例子
　13.6  目錄實現(xiàn) 
　　13.6.1  目錄項
　　13.6.2  打開一個文件
　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
  實驗13.1：一個簡單的文件管理器
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  實現(xiàn)安全策略
　　14.3.4  實現(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
  實驗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)及其實現(xiàn)
　　16.5.1  文件名字
　　16.5.2  打開一個文件
　16.6  小結(jié)
　16.7  習(xí)題
第17章  分布式計算
　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)程存儲器
    示例：Linda程序設(shè)計語言
　　17.2.2  分布式共享存儲器
　17.3  遠(yuǎn)程過程調(diào)用
　　17.3.1  RPC如何工作
　　17.3.2  實現(xiàn)RPC
　17.4  遠(yuǎn)程對象
　　17.4.1  Emerald系統(tǒng)
　　17.4.2  CORBA
　　17.4.3  Java遠(yuǎn)程對象
　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
  實驗17.1：使用遠(yuǎn)程過程調(diào)用
第18章  分布式程序設(shè)計運行時系統(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)計的中間件支持
　　18.3.1  PVM
　　18.3.2  Beowulf集群計算環(huán)境
　　18.3.3  OSF分布式計算環(huán)境
　18.4  Web上的分布式程序設(shè)計
　18.5  移動代碼的中間件支持
　　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)計策略
　19.1  設(shè)計考慮
　　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  運行進(jìn)程管理器
　　20.4.2  創(chuàng)建一個新任務(wù)
　　20.4.3  IPC和同步
　　20.4.4  調(diào)度程序
　20.5  存儲管理器
　　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  對象管理器
　　21.3.2  進(jìn)程和線程管理器
　　21.3.3  虛擬存儲管理器
　　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)