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(bǔ)硬件和應(yīng)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(jié)構(gòu)
1.2.1 結(jié)構(gòu)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(yùn)行時(shí)組織結(jié)構(gòu)
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(shè)計(jì)系統(tǒng)
1.3.4 交互式操作系統(tǒng)
1.3.5 個(gè)人計(jì)算機(jī)和工作站操作系統(tǒng)
1.3.6 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)
1.3.7 分布式操作系統(tǒng)
第1部分 進(jìn)程管理和同步
第2章 基本概念：進(jìn)程及其交互
2.1 進(jìn)程的概念
2.2 進(jìn)程定義及實(shí)例化
2.2.1 進(jìn)程問的次序關(guān)系
2.2.2 進(jìn)程的隱式創(chuàng)建
2.2.3 用fork和join顯式地創(chuàng)建進(jìn)程
2.2.4 進(jìn)程聲明與類集
2.3 基本的進(jìn)程交互
2.3.1 競(jìng)爭(zhēng)：臨界區(qū)問題
2.3.2 協(xié)作
2.4 信號(hào)量
2.4.1 信號(hào)量操作與數(shù)據(jù)
2.4.2 使用信號(hào)量實(shí)現(xiàn)互斥
2.4.3 生產(chǎn)者／消費(fèi)者情形中的信號(hào)量
2.5 事件同步
第3章 高級(jí)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(hù)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(xué)家進(jìn)餐問題
3.3.3 電梯(調(diào)度)算法
3.3.4 使用邏輯時(shí)鐘對(duì)事件排序
第4章 操作系統(tǒng)內(nèi)核：進(jìn)程和線程的實(shí)現(xiàn)
4.1 內(nèi)核定義與目標(biāo)
4.2 隊(duì)列結(jié)構(gòu)
4.2.1 操作系統(tǒng)中的資源隊(duì)列
4.2.2 隊(duì)列的實(shí)現(xiàn)
4.3 線程
4.4 進(jìn)程與線程的實(shí)現(xiàn)
4.4.1 進(jìn)程和線程描述符
4.4.2 進(jìn)程操作的實(shí)現(xiàn)
4.4.3 線程的操作
4.5 同步與通信機(jī)制的實(shí)現(xiàn)
4.5.1 信號(hào)量和鎖
4.5.2 管程原語
4.5.3 時(shí)鐘和時(shí)間管理
4.5.4 通信原語
4.6 中斷處理
第5章 進(jìn)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(jí)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(duì)比
5.3 優(yōu)先級(jí)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的死鎖
6.2 處理死鎖問題的方法
6.3 一個(gè)系統(tǒng)模型
6.3.1 資源圖
6.3.2 狀態(tài)轉(zhuǎn)換
6.3.3 死鎖狀態(tài)和安全狀態(tài)
6.4 死鎖檢測(cè)
6.4.1 資源圖的簡(jiǎn)化
6.4.2 死鎖檢測(cè)的特殊情況
6.4.3 分布式系統(tǒng)中的死鎖檢測(cè)
6.5 死鎖恢復(fù)
6.5.1 進(jìn)程終止
6.5.2 資源搶占
6.6 動(dòng)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(yù)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(zhǔn)備執(zhí)行
7.1.1 程序轉(zhuǎn)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(shí)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(chǔ)
8.1 虛擬存儲(chǔ)的原理
8.2 虛擬存儲(chǔ)的實(shí)現(xiàn)
8.2.1 分頁機(jī)制
8.2.2 分段機(jī)制
8.2.3 段頁機(jī)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(chǔ)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(dòng)
8.3.4 分頁的評(píng)價(jià)
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(chǔ)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(dòng)態(tài)鏈接
9.5 分布式共享存儲(chǔ)的原理
分布式共享存儲(chǔ)的用戶視圖
9.6 分布式共享存儲(chǔ)的實(shí)現(xiàn)
9.6.1 實(shí)現(xiàn)非結(jié)構(gòu)化的分布式共享存儲(chǔ)
9.6.2 實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化的分布式共享存儲(chǔ)
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(jié)構(gòu)
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(jié)構(gòu)
10.4.2 目錄操作
10.4.3 文件目錄的實(shí)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(guān)閉文件
10.6 設(shè)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(chǔ)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(jié)構(gòu)和共享
10.7.2 文件共享的語義
10.8 實(shí)現(xiàn)分布式文件系統(tǒng)
10.8.1 基本結(jié)構(gòu)
10.8.2 高速緩存
10.8.3 無狀態(tài)的服務(wù)器與有狀態(tài)的服務(wù)器
10.8.4 文件復(fù)制
第11章 輸入/輸出系統(tǒng)
11.1 設(shè)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(shè)備
11.3.1 用戶終端
11.3.2 打印機(jī)和掃描儀
11.3.3 輔存
11.3.4 盤的性能特性
11.3.5 網(wǎng)絡(luò)
11.4 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序
11.4.1 內(nèi)存映像與明確的設(shè)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(shè)備管理
11.5.1 緩沖和高速緩存
11.5.2 錯(cuò)誤處理
11.5.3 磁盤調(diào)度
11.5.4 設(shè)備共享
第4部分 保護(hù)和安全
第12章 保護(hù)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(hù)系統(tǒng)應(yīng)有的功能
12.2.1 外部安全措施
12.2.2 用戶標(biāo)識(shí)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(hù)機(jī)制
13.1 訪問控制環(huán)境
13.2 指令級(jí)訪問控制
13.2.1 寄存器和輸入/輸出保護(hù)
13.2.2 主存保護(hù)
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(quán)能列表
13.3.3 一個(gè)綜合實(shí)例：客戶端/服務(wù)器保護(hù)
13.3.4 組合使用訪問列表和權(quán)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(shè)計(jì)項(xiàng)目
I 進(jìn)程/線程的同步
1 項(xiàng)目概述
2 創(chuàng)建競(jìng)爭(zhēng)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(shí)現(xiàn)一般信號(hào)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(wù)總結(jié)
7 附加任務(wù)的建議
II 進(jìn)程和資源管理
1 項(xiàng)目概述
2 進(jìn)程和資源的基本管理器
2.1 進(jìn)程狀態(tài)
2.2 進(jìn)程的表示
2.3 資源的表示
2.4 對(duì)進(jìn)程和資源的操作
2.5 調(diào)度函數(shù)
2.6 演示shell程序
3 擴(kuò)充的進(jìn)程和資源管理器
3.1 超時(shí)中斷
3.2 輸入/輸出處理
3.3 擴(kuò)充的shell
4 具體任務(wù)總結(jié)
5 附加任務(wù)的建議
III 內(nèi)存管理
1 項(xiàng)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(yàn)
3.1 產(chǎn)生請(qǐng)求的大小
3.2 收集有關(guān)性能的數(shù)據(jù)
3.3 選擇要釋放的內(nèi)存塊
4 具體任務(wù)總結(jié)
5 附加任務(wù)的建議
IV 頁面置換算法
1 項(xiàng)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(píng)價(jià)
6 具體任務(wù)總結(jié)
7 附加任務(wù)的建議
V 文件系統(tǒng)
1 項(xiàng)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(jié)構(gòu)
3.3 目錄
3.4 創(chuàng)建和刪除文件
3.5 打開和關(guān)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(wù)總結(jié)
6 附加任務(wù)的建議
VI 其他編程項(xiàng)目
1 定時(shí)器工具
2 進(jìn)程調(diào)度
3 銀行家算法
4 磁盤調(diào)度算法
5 穩(wěn)定存儲(chǔ)
術(shù)語表