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| 书 名: | 现代操作系统（英文版·第4版） |
| 图书定价: | 139元 |
| 作 者: | （荷）安德鲁S. 塔嫩鲍姆（Andrew S. Tanenbaum）;（荷）赫伯特·博斯（Herbert Bos） |
| 出 版 社: | 机械工业出版社 |
| 出版日期: | 2017-11-01 |
| ISBN 号: | 9787111581659 |
| 开 本: | 16开 |
| 页 数: | 0 |
| 版 次: | 1-1 |
| Andrew S. Tanenbaum拥有麻省理工学院的理学学士学位和加州大学伯克利分校的博士学位，如今他是阿姆斯特丹自由大学计算机科学学院的教授。他曾经是计算与图像高级学院的院长，这是一个跨大学的研究生院，主要研究高级并行、分布式以及图像系统。他同时也是荷兰皇家艺术与科学院的教授，这使得他没有变成一个刻板的人。他还赢得过享有盛名的欧洲研究理事会卓越贡献奖。 过去一段时间，他的主要研究方向是编译器、操作系统、网络以及分布式系统。现在他的主要研究方向是安全可靠的操作系统。他在这个研究方向已经发表了超过175篇经常被引用的期刊和会议论文。Tanenbaum教授还撰写或参与撰写了5本教材，并被翻译成20种语言，其中包括巴斯克语和泰语。这些教材被全球的大学使用，总计有163个版本（语言和版本加起来）。 Tanenbaum教授还编写了大量的软件，特别是MINIX，这是一个小型的UNIX。其灵感直接源于Linux以及Linux最初开发的平台。如今的MINIX版本是MINIX 3，专注于成为一个非常可靠和安全的操作系统。只有当任何用户都不会遭遇操作系统崩溃的情况时，Tanenbaum教授才认为他完成了自己的工作。MINIX 3是一个欢迎所有人来完善的开放源代码项目，请访问www.minix3.org下载MINIX 3的免费版本，并试着运行它。x86和ARM版本都可用。 Tanenbaum教授的博士生在毕业后都有很好的前途，对于这一点教授本人非常自豪。在这方面，他如同一只爱孩子的母鸡。 Tanenbaum教授是ACM会士、IEEE会士，也是荷兰皇家艺术与科学院院士。他荣获了相当多的ACM、IEEE和USENIX奖项。如果你对此感到好奇，可以去他的Wikipedia主页查看。他还有两个荣誉博士学位。 Herbert Bos在特温特大学获得硕士学位，在剑桥大学计算机实验室获得博士学位。此后，他为Linux等操作系统的可信I/O架构做了大量工作，同时也基于MINIX 3研究系统。他现在是阿姆斯特丹自由大学计算机科学学院系统与网络安全系的教授，主要研究方向是系统安全。他与学生一起以新颖的方式检测并阻止攻击，分析并对恶意软件进行反向工程，还共同拆卸过僵尸网络（横跨几百万台计算机的恶意网络基础设施）。2011年，他因在反向工程领域的研究获得了ERC奖。他的三个学生因所写的与系统相关的论文被评为欧洲最佳博士论文而获得了Roger Needham奖。 |
PREFACE xxiii 1 INTRODUCTION 1 1.1 WHAT IS AN OPERATING SYSTEM 3 1.1.1 The Operating System as an Extended Machine 4 1.1.2 The Operating System as a Resource Manager 5 1.2 HISTORY OF OPERATING SYSTEMS 6 1.2.1 The First Generation (1945–55): Vacuum Tubes 7 1.2.2 The Second Generation (1955–65): Transistors and Batch Systems 8 1.2.3 The Third Generation (1965–1980): ICs and Multiprogramming 9 1.2.4 The Fourth Generation (1980–Present): Personal Computers 14 1.2.5 The Fifth Generation (1990–Present): Mobile Computers 19 1.3 COMPUTER HARDWARE REVIEW 20 1.3.1 Processors 21 1.3.2 Memory 24 1.3.3 Disks 27 1.3.4 I/O Devices 28 1.3.5 Buses 31 1.3.6 Booting the Computer 34 1.4 THE OPERATING SYSTEM ZOO 35 1.4.1 Mainframe Operating Systems 35 1.4.2 Server Operating Systems 35 1.4.3 Multiprocessor Operating Systems 36 1.4.4 Personal Computer Operating Systems 36 1.4.5 Handheld Computer Operating Systems 36 1.4.6 Embedded Operating Systems 36 1.4.7 Sensor-Node Operating Systems 37 1.4.8 Real-Time Operating Systems 37 1.4.9 Smart Card Operating Systems 38 1.5 OPERATING SYSTEM CONCEPTS 38 1.5.1 Processes 39 1.5.2 Address Spaces 41 1.5.3 Files 41 1.5.4 Input/Output 45 1.5.5 Protection 45 1.5.6 The Shell 45 1.5.7 Ontogeny Recapitulates Phylogeny 46 1.6 SYSTEM CALLS 50 1.6.1 System Calls for Process Management 53 1.6.2 System Calls for File Management 56 1.6.3 System Calls for Directory Management 57 1.6.4 Miscellaneous System Calls 59 1.6.5 The Windows Win32 API 60 1.7 OPERATING SYSTEM STRUCTURE 62 1.7.1 Monolithic Systems 62 1.7.2 Layered Systems 63 1.7.3 Microkernels 65 1.7.4 Client-Server Model 68 1.7.5 Virtual Machines 68 1.7.6 Exokernels 72 1.8 THE WORLD ACCORDING TO C 73 1.8.1 The C Language 73 1.8.2 Header Files 74 1.8.3 Large Programming Projects 75 1.8.4 The Model of Run Time 76 1.9 RESEARCH ON OPERATING SYSTEMS 77 1.10 OUTLINE OF THE REST OF THIS BOOK 78 1.11 METRIC UNITS 79 1.12 SUMMARY 80 2 PROCESSES AND THREADS 85 2.1 PROCESSES 85 2.1.1 The Process Model 86 2.1.2 Process Creation 88 2.1.3 Process Termination 90 2.1.4 Process Hierarchies 91 2.1.5 Process States 92 2.1.6 Implementation of Processes 94 2.1.7 Modeling Multiprogramming 95 2.2 THREADS 97 2.2.1 Thread Usage 97 2.2.2 The Classical Thread Model 102 2.2.3 POSIX Threads 106 2.2.4 Implementing Threads in User Space 108 2.2.5 Implementing Threads in the Kernel 111 2.2.6 Hybrid Implementations 112 2.2.7 Scheduler Activations 113 2.2.8 Pop-Up Threads 114 2.2.9 Making Single-Threaded Code Multithreaded 115 2.3 INTERPROCESS COMMUNICATION 119 2.3.1 Race Conditions 119 2.3.2 Critical Regions 121 2.3.3 Mutual Exclusion with Busy Waiting 121 2.3.4 Sleep and Wakeup 127 2.3.5 Semaphores 130 2.3.6 Mutexes 132 2.3.7 Monitors 137 2.3.8 Message Passing 144 2.3.9 Barriers 146 2.3.10 Avoiding Locks: Read-Copy-Update 148 2.4 SCHEDULING 148 2.4.1 Introduction to Scheduling 149 2.4.2 Scheduling in Batch Systems 156 2.4.3 Scheduling in Interactive Systems 158 2.4.4 Scheduling in Real-Time Systems 164 2.4.5 Policy Versus Mechanism 165 2.4.6 Thread Scheduling 165 2.5 CLASSICAL IPC PROBLEMS 167 2.5.1 The Dining Philosophers Problem 167 2.5.2 The Readers and Writers Problem 169 2.6 RESEARCH ON PROCESSES AND THREADS 172 2.7 SUMMARY 173 3 MEMORY MANAGEMENT 181 3.1 NO MEMORY ABSTRACTION 182 3.2 A MEMORY ABSTRACTION: ADDRESS SPACES 185 3.2.1 The Notion of an Address Space 185 3.2.2 Swapping 187 3.2.3 Managing Free Memory 190 3.3 VIRTUAL MEMORY 194 3.3.1 Paging 195 3.3.2 Page Tables 198 3.3.3 Speeding Up Paging 201 3.3.4 Page Tables for Large Memories 205 3.4 PAGE REPLACEMENT ALGORITHMS 209 3.4.1 The Optimal Page Replacement Algorithm 209 3.4.2 The Not Recently Used Page Replacement Algorithm 210 3.4.3 The First-In, First-Out (FIFO) Page Replacement Algorithm 211 3.4.4 The Second-Chance Page Replacement Algorithm 211 3.4.5 The Clock Page Replacement Algorithm 212 3.4.6 The Least Recently Used (LRU) Page Replacement Algorithm 213 3.4.7 Simulating LRU in Software 214 3.4.8 The Working Set Page Replacement Algorithm 215 3.4.9 The WSClock Page Replacement Algorithm 219 3.4.10 Summary of Page Replacement Algorithms 221 3.5 DESIGN ISSUES FOR PAGING SYSTEMS 222 3.5.1 Local versus Global Allocation Policies 222 3.5.2 Load Control 225 3.5.3 Page Size 225 3.5.4 Separate Instruction and Data Spaces 227 3.5.5 Shared Pages 228 3.5.6 Shared Libraries 229 3.5.7 Mapped Files 231 3.5.8 Cleaning Policy 232 3.5.9 Virtual Memory Interface 232 3.6 IMPLEMENTATION ISSUES 233 3.6.1 Operating System Involvement with Paging 233 3.6.2 Page Fault Handling 234 3.6.3 Instruction Backup 235 3.6.4 Locking Pages in Memory 236 3.6.5 Backing Store 237 3.6.6 Separation of Policy and Mechanism 239 3.7 SEGMENTATION 240 3.7.1 Implementation of Pure Segmentation 243 3.7.2 Segmentation with Paging: MULTICS 243 3.7.3 Segmentation with Paging: The Intel x86 247 3.8 RESEARCH ON MEMORY MANAGEMENT 252 3.9 SUMMARY 253 4 FILE SYSTEMS 263 4.1 FILES 265 4.1.1 File Naming 265 4.1.2 File Structure 267 4.1.3 File Types 268 4.1.4 File Access 269 4.1.5 File Attributes 271 4.1.6 File Operations 271 4.1.7 An Example Program Using File-System Calls 273 4.2 DIRECTORIES 276 4.2.1 Single-Level Directory Systems 276 4.2.2 Hierarchical Directory Systems 276 4.2.3 Path Names 277 4.2.4 Directory Operations 280 4.3 FILE-SYSTEM IMPLEMENTATION 281 4.3.1 File-System Layout 281 4.3.2 Implementing Files 282 4.3.3 Implementing Directories 287 4.3.4 Shared Files 290 4.3.5 Log-Structured File Systems 293 4.3.6 Journaling File Systems 294 4.3.7 Virtual File Systems 296 4.4 FILE-SYSTEM MANAGEMENT AND OPTIMIZATION 299 4.4.1 Disk-Space Management 299 4.4.2 File-System Backups 306 4.4.3 File-System Consistency 312 4.4.4 File-System Performance 314 4.4.5 Defragmenting Disks 319 4.5 EXAMPLE FILE SYSTEMS 320 4.5.1 The MS-DOS File System 320 4.5.2 The UNIX V7 File System 323 4.5.3 CD-ROM File Systems 325 4.6 RESEARCH ON FILE SYSTEMS 331 4.7 SUMMARY 332 5 INPUT/OUTPUT 337 5.1 PRINCIPLES OF I/O HARDWARE 337 5.1.1 I/O Devices 338 5.1.2 Device Controllers 339 5.1.3 Memory-Mapped I/O 340 5.1.4 Direct Memory Access 344 5.1.5 Interrupts Revisited 347 5.2 PRINCIPLES OF I/O SOFTWARE 351 5.2.1 Goals of the I/O Software 351 5.2.2 Programmed I/O 352 5.2.3 Interrupt-Driven I/O 354 5.2.4 I/O Using DMA 355 5.3 I/O SOFTWARE LAYERS 356 5.3.1 Interrupt Handlers 356 5.3.2 Device Drivers 357 5.3.3 Device-Independent I/O Software 361 5.3.4 User-Space I/O Software 367 5.4 DISKS 369 5.4.1 Disk Hardware 369 5.4.2 Disk Formatting 375 5.4.3 Disk Arm Scheduling Algorithms 379 5.4.4 Error Handling 382 5.4.5 Stable Storage 385 5.5 CLOCKS 388 5.5.1 Clock Hardware 388 5.5.2 Clock Software 389 5.5.3 Soft Timers 392 5.6 USER INTERFACES: KEYBOARD, MOUSE, MONITOR 394 5.6.1 Input Software 394 5.6.2 Output Software 399 5.7 THIN CLIENTS 416 5.8 POWER MANAGEMENT 417 5.8.1 Hardware Issues 418 5.8.2 Operating System Issues 419 5.8.3 Application Program Issues 425 5.9 RESEARCH ON INPUT/OUTPUT 426 5.10 SUMMARY 428 6 DEADLOCKS 435 6.1 RESOURCES 436 6.1.1 Preemptable and Nonpreemptable Resources 436 6.1.2 Resource Acquisition 437 6.2 INTRODUCTION TO DEADLOCKS 438 6.2.1 Conditions for Resource Deadlocks 439 6.2.2 Deadlock Modeling 440 6.3 THE OSTRICH ALGORITHM 443 6.4 DEADLOCK DETECTION AND RECOVERY 443 6.4.1 Deadlock Detection with One Resource of Each Type 444 6.4.2 Deadlock Detection with Multiple Resources of Each Type 446 6.4.3 Recovery from Deadlock 448 6.5 DEADLOCK AVOIDANCE 450 6.5.1 Resource Trajectories 450 6.5.2 Safe and Unsafe States 452 6.5.3 The Banker’s Algorithm for a Single Resource 453 6.5.4 The Banker’s Algorithm for Multiple Resources 454 6.6 DEADLOCK PREVENTION 456 6.6.1 Attacking the Mutual-Exclusion Condition 456 6.6.2 Attacking the Hold-and-Wait Condition 456 6.6.3 Attacking the No-Preemption Condition 457 6.6.4 Attacking the Circular Wait Condition 457 6.7 OTHER ISSUES 458 6.7.1 Two-Phase Locking 458 6.7.2 Communication Deadlocks 459 6.7.3 Livelock 461 6.7.4 Starvation 463 6.8 RESEARCH ON DEADLOCKS 464 6.9 SUMMARY 464 7 VIRTUALIZATION AND THE CLOUD 471 7.1 HISTORY 473 7.2 REQUIREMENTS FOR VIRTUALIZATION 474 7.3 TYPE 1 AND TYPE 2 HYPERVISORS 477 7.4 TECHNIQUES FOR EFFICIENT VIRTUALIZATION 478 7.4.1 Virtualizing the Unvirtualizable 479 7.4.2 The Cost of Virtualization 482 7.5 ARE HYPERVISORS MICROKERNELS DONE RIGHT 483 7.6 MEMORY VIRTUALIZATION 486 7.7 I/O VIRTUALIZATION 490 7.8 VIRTUAL APPLIANCES 493 7.9 VIRTUAL MACHINES ON MULTICORE CPUS 494 7.10 LICENSING ISSUES 494 7.11 CLOUDS 495 7.11.1 Clouds as a Service 496 7.11.2 Virtual Machine Migration 496 7.11.3 Checkpointing 497 7.12 CASE STUDY: VMWARE 498 7.12.1 The Early History of VMware 498 7.12.2 VMware Workstation 499 7.12.3 Challenges in Bringing Virtualization to the x86 500 7.12.4 VMware Workstation: Solution Overview 502 7.12.5 The Evolution of VMware Workstation 511 7.12.6 ESX Server: VMware’s type 1 Hypervisor 512 7.13 RESEARCH ON VIRTUALIZATION AND THE CLOUD 514 8 MULTIPLE PROCESSOR SYSTEMS 517 8.1 MULTIPROCESSORS 520 8.1.1 Multiprocessor Hardware 520 8.1.2 Multiprocessor Operating System Types 530 8.1.3 Multiprocessor Synchronization 534 8.1.4 Multiprocessor Scheduling 539 8.2 MULTICOMPUTERS 544 8.2.1 Multicomputer Hardware 545 8.2.2 Low-Level Communication Software 550 8.2.3 User-Level Communication Software 552 8.2.4 Remote Procedure Call 556 8.2.5 Distributed Shared Memory 558 8.2.6 Multicomputer Scheduling 563 8.2.7 Load Balancing 563 8.3 DISTRIBUTED SYSTEMS 566 8.3.1 Network Hardware 568 8.3.2 Network Services and Protocols 571 8.3.3 Document-Based Middleware 576 8.3.4 File-System-Based Middleware 577 8.3.5 Object-Based Middleware 582 8.3.6 Coordination-Based Middleware 584 8.4 RESEARCH ON MULTIPLE PROCESSOR SYSTEMS 587 8.5 SUMMARY 588 9 SECURITY 593 9.1 THE SECURITY ENVIRONMENT 595 9.1.1 Threats 596 9.1.2 Attackers 598 9.2 OPERATING SYSTEMS SECURITY 599 9.2.1 Can We Build Secure Systems 600 9.2.2 Trusted Computing Base 601 9.3 CONTROLLING ACCESS TO RESOURCES 602 9.3.1 Protection Domains 602 9.3.2 Access Control Lists 605 9.3.3 Capabilities 608 9.4 FORMAL MODELS OF SECURE SYSTEMS 611 9.4.1 Multilevel Security 612 9.4.2 Covert Channels 615 9.5 BASICS OF CRYPTOGRAPHY 619 9.5.1 Secret-Key Cryptography 620 9.5.2 Public-Key Cryptography 621 9.5.3 One-Way Functions 622 9.5.4 Digital Signatures 622 9.5.5 Trusted Platform Modules 624 9.6 AUTHENTICATION 626 9.6.1 Authentication Using a Physical Object 633 9.6.2 Authentication Using Biometrics 636 9.7 EXPLOITING SOFTWARE 639 9.7.1 Buffer Over.ow Attacks 640 9.7.2 Format String Attacks 649 9.7.3 Dangling Pointers 652 9.7.4 Null Pointer Dereference Attacks 653 9.7.5 Integer Over.ow Attacks 654 9.7.6 Command Injection Attacks 655 9.7.7 Time of Check to Time of Use Attacks 656 9.8 INSIDER ATTACKS 657 9.8.1 Logic Bombs 657 9.8.2 Back Doors 658 9.8.3 Login Spoo.ng 659 9.9 MALWARE 660 9.9.1 Trojan Horses 662 9.9.2 Viruses 664 9.9.3 Worms 674 9.9.4 Spyware 676 9.9.5 Rootkits 680 9.10 DEFENSES 684 9.10.1 Firewalls 685 9.10.2 Antivirus and Anti-Antivirus Techniques 687 9.10.3 Code Signing 693 9.10.4 Jailing 694 9.10.5 Model-Based Intrusion Detection 695 9.10.6 Encapsulating Mobile Code 697 9.10.7 Java Security 701 9.11 RESEARCH ON SECURITY 703 9.12 SUMMARY 704 10 CASE STUDY 1: UNIX, LINUX, AND ANDROID 713 10.1 HISTORY OF UNIX AND LINUX 714 10.1.1 UNICS 714 10.1.2 PDP-11 UNIX 715 10.1.3 Portable UNIX 716 10.1.4 Berkeley UNIX 717 10.1.5 Standard UNIX 718 10.1.6 MINIX 719 10.1.7 Linux 720 10.2 OVERVIEW OF LINUX 723 10.2.1 Linux Goals 723 10.2.2 Interfaces to Linux 724 10.2.3 The Shell 725 10.2.4 Linux Utility Programs 728 10.2.5 Kernel Structure 730 10.3 PROCESSES IN LINUX 733 10.3.1 Fundamental Concepts 733 10.3.2 Process-Management System Calls in Linux 735 10.3.3 Implementation of Processes and Threads in Linux 739 10.3.4 Scheduling in Linux 746 10.3.5 Booting Linux 751 10.4 MEMORY MANAGEMENT IN LINUX 753 10.4.1 Fundamental Concepts 753 10.4.2 Memory Management System Calls in Linux 756 10.4.3 Implementation of Memory Management in Linux 758 10.4.4 Paging in Linux 764 10.5 INPUT/OUTPUT IN LINUX 767 10.5.1 Fundamental Concepts 767 10.5.2 Networking 769 10.5.3 Input/Output System Calls in Linux 770 10.5.4 Implementation of Input/Output in Linux 771 10.5.5 Modules in Linux 774 10.6 THE LINUX FILE SYSTEM 775 10.6.1 Fundamental Concepts 775 10.6.2 File-System Calls in Linux 780 10.6.3 Implementation of the Linux File System 783 10.6.4 NFS: The Network File System 792 10.7 SECURITY IN LINUX 798 10.7.1 Fundamental Concepts 798 10.7.2 Security System Calls in Linux 800 10.7.3 Implementation of Security in Linux 801 10.8 ANDROID 802 10.8.1 Android and Google 803 10.8.2 History of Android 803 10.8.3 Design Goals 807 10.8.4 Android Architecture 809 10.8.5 Linux Extensions 810 10.8.6 Dalvik 814 10.8.7 Binder IPC 815 10.8.8 Android Applications 824 10.8.9 Intents 836 10.8.10 Application Sandboxes 837 10.8.11 Security 838 10.8.12 Process Model 844 10.9 SUMMARY 848 11 CASE STUDY 2: WINDOWS 8 11.1 HISTORY OF WINDOWS THROUGH WINDOWS 8.1 857 11.1.1 1980s: MS-DOS 857 11.1.2 1990s: MS-DOS-based Windows 859 11.1.3 2000s: NT-based Windows 859 11.1.4 Windows Vista 862 11.1.5 2010s: Modern Windows 863 11.2 PROGRAMMING WINDOWS 864 11.2.1 The Native NT Application Programming Interface 867 11.2.2 The Win32 Application Programming Interface 871 11.2.3 The Windows Registry 875 11.3 SYSTEM STRUCTURE 877 11.3.1 Operating System Structure 877 11.3.2 Booting Windows 893 11.3.3 Implementation of the Object Manager 894 11.3.4 Subsystems, DLLs, and User-Mode Services 905 11.4 PROCESSES AND THREADS IN WINDOWS 908 11.4.1 Fundamental Concepts 908 11.4.2 Job, Process, Thread, and Fiber Management API Calls 914 11.4.3 Implementation of Processes and Threads 919 11.5 MEMORY MANAGEMENT 927 11.5.1 Fundamental Concepts 927 11.5.2 Memory-Management System Calls 931 11.5.3 Implementation of Memory Management 932 11.6 CACHING IN WINDOWS 942 11.7 INPUT/OUTPUT IN WINDOWS 943 11.7.1 Fundamental Concepts 944 11.7.2 Input/Output API Calls 945 11.7.3 Implementation of I/O 948 11.8 THE WINDOWS NT FILE SYSTEM 952 11.8.1 Fundamental Concepts 953 11.8.2 Implementation of the NT File System 954 11.9 WINDOWS POWER MANAGEMENT 964 11.10 SECURITY IN WINDOWS 8 966 11.10.1 Fundamental Concepts 967 11.10.2 Security API Calls 969 11.10.3 Implementation of Security 970 11.10.4 Security Mitigations 972 11.11 SUMMARY 975 12 OPERATING SYSTEM DESIGN 981 12.1 THE NATURE OF THE DESIGN PROBLEM 982 12.1.1 Goals 982 12.1.2 Why Is It Hard to Design an Operating System 983 12.2 INTERFACE DESIGN 985 12.2.1 Guiding Principles 985 12.2.2 Paradigms 987 12.2.3 The System-Call Interface 991 12.3 IMPLEMENTATION 993 12.3.1 System Structure 993 12.3.2 Mechanism vs. Policy 997 12.3.3 Orthogonality 998 12.3.4 Naming 999 12.3.5 Binding Time 1001 12.3.6 Static vs. Dynamic Structures 1001 12.3.7 Top-Down vs. Bottom-Up Implementation 1003 12.3.8 Synchronous vs. Asynchronous Communication 1004 12.3.9 Useful Techniques 1005 12.4 PERFORMANCE 1010 12.4.1 Why Are Operating Systems Slow 1010 12.4.2 What Should Be Optimized 1011 12.4.3 Space-Time Trade-offs 1012 12.4.4 Caching 1015 12.4.5 Hints 1016 12.4.6 Exploiting Locality 1016 12.4.7 Optimize the Common Case 1017 12.5 PROJECT MANAGEMENT 1018 12.5.1 The Mythical Man Month 1018 12.5.2 Team Structure 1019 12.5.3 The Role of Experience 1021 12.5.4 No Silver Bullet 1021 12.6 TRENDS IN OPERATING SYSTEM DESIGN 1022 12.6.1 Virtualization and the Cloud 1023 12.6.2 Manycore Chips 1023 12.6.3 Large-Address-Space Operating Systems 1024 12.6.4 Seamless Data Access 1025 12.6.5 Battery-Powered Computers 1025 12.6.6 Embedded Systems 1026 12.7 SUMMARY 1027 13 READING LIST AND BIBLIOGRAPHY 1031 13.1 SUGGESTIONS FOR FURTHER READING 1031 13.1.1 Introduction 1031 13.1.2 Processes and Threads 1032 13.1.3 Memory Management 1033 13.1.4 File Systems 1033 13.1.5 Input/Output 1034 13.1.6 Deadlocks 1035 13.1.7 Virtualization and the Cloud 1035 13.1.8 Multiple Processor Systems 1036 13.1.9 Security 1037 13.1.10 Case Study 1: UNIX, Linux, and Android 1039 13.1.11 Case Study 2: Windows 8 1040 13.1.12 Operating System Design 1040 13.2 ALPHABETICAL BIBLIOGRAPHY 1041 INDEX 1071 第1章 引论 1 1.1 什么是操作系统 3 1.1.1 作为扩展机器的操作系统 4 1.1.2 作为资源管理者的操作系统 5 1.2 操作系统的历史 6 1.2.1 第一代（1945～1955）：真空管和穿孔卡片 7 1.2.2 第二代（1955～1965）：晶体管和批处理系统 8 1.2.3 第三代（1965～1980）：集成电路和多道程序设计 9 1.2.4 第四代（1980年至今）：个人计算机 14 1.2.5 第五代（1990年至今）：移动计算机 19 1.3 计算机硬件简介 20 1.3.1 处理器 21 1.3.2 存储器 24 1.3.3 磁盘 27 1.3.4 I/O设备 28 1.3.5 总线 31 1.3.6 启动计算机 34 1.4 操作系统大观园 35 1.4.1 大型机操作系统 35 1.4.2 服务器操作系统 35 1.4.3 多处理器操作系统 36 1.4.4 个人计算机操作系统 36 1.4.5 掌上计算机操作系统 36 1.4.6 嵌入式操作系统 36 1.4.7 传感器节点操作系统 37 1.4.8 实时操作系统 37 1.4.9 智能卡操作系统 38 1.5 操作系统概念 38 1.5.1 进程 39 1.5.2 地址空间 41 1.5.3 文件 41 1.5.4 输入/输出 45 1.5.5 保护 45 1.5.6 shell 45 1.5.7 个体重复系统发育 46 1.6 系统调用 50 1.6.1 用于进程管理的系统调用 53 1.6.2 用于文件管理的系统调用 56 1.6.3 用于目录管理的系统调用 57 1.6.4 各种系统调用 59 1.6.5 Windows Win32 API 60 1.7 操作系统结构 62 1.7.1 单体系统 62 1.7.2 层次式系统 63 1.7.3 微内核 65 1.7.4 客户端–服务器模式 68 1.7.5 虚拟机 68 1.7.6 外核 72 1.8 依靠C的世界 73 1.8.1 C语言 73 1.8.2 头文件 74 1.8.3 大型编程项目 75 1.8.4 运行模型 76 1.9 有关操作系统的研究 77 1.10 本书其他部分概要 78 1.11 公制单位 79 1.12 小结 80 第2章 进程与线程 85 2.1 进程 85 2.1.1 进程模型 86 2.1.2 进程的创建 88 2.1.3 进程的终止 90 2.1.4 进程的层次结构 91 2.1.5 进程的状态 92 2.1.6 进程的实现 94 2.1.7 多道程序设计模型 95 2.2 线程 97 2.2.1 线程的使用 97 2.2.2 经典的线程模型 102 2.2.3 POSIX线程 106 2.2.4 在用户空间中实现线程 108 2.2.5 在内核中实现线程 111 2.2.6 混合实现 112 2.2.7 调度程序激活机制 113 2.2.8 弹出式线程 114 2.2.9 使单线程代码多线程化 115 2.3 进程间通信 119 2.3.1 竞争条件 119 2.3.2 临界区 121 2.3.3 忙等待的互斥 121 2.3.4 睡眠与唤醒 127 2.3.5 信号量 130 2.3.6 互斥量 132 2.3.7 管程 137 2.3.8 消息传递 144 2.3.9 屏障 146 2.3.10 避免锁：读–复制–更新 148 2.4 调度 148 2.4.1 调度简介 149 2.4.2 批处理系统中的调度 156 2.4.3 交互式系统中的调度 158 2.4.4 实时系统中的调度 164 2.4.5 策略和机制 165 2.4.6 线程调度 165 2.5 经典的IPC问题 167 2.5.1 哲学家就餐问题 167 2.5.2 读者–写者问题 169 2.6 有关进程与线程的研究 172 2.7 小结 173 第3章 内存管理 181 3.1 无存储器抽象 182 3.2 一种存储器抽象：地址空间 185 3.2.1 地址空间的概念 185 3.2.2 交换技术 187 3.2.3 空闲内存管理 190 3.3 虚拟内存 194 3.3.1 分页 195 3.3.2 页表 198 3.3.3 加速分页过程 201 3.3.4 针对大内存的页表 205 3.4 页面置换算法 209 3.4.1 最优页面置换算法 209 3.4.2 最近未使用页面置换算法 210 3.4.3 先进先出页面置换算法 211 3.4.4 第二次机会页面置换算法 211 3.4.5 时钟页面置换算法 212 3.4.6 最近最少使用页面置换算法 213 3.4.7 用软件模拟LRU 214 3.4.8 工作集页面置换算法 215 3.4.9 工作集时钟页面置换算法 219 3.4.10 页面置换算法小结 221 3.5 分页系统中的设计问题 222 3.5.1 局部分配策略与全局分配策略 222 3.5.2 负载控制 225 3.5.3 页面大小 225 3.5.4 分离的指令空间和数据空间 227 3.5.5 共享页面 228 3.5.6 共享库 229 3.5.7 内存映射文件 231 3.5.8 清除策略 232 3.5.9 虚拟内存接口 232 3.6 有关实现的问题 233 3.6.1 与分页有关的工作 233 3.6.2 缺页中断处理 234 3.6.3 指令备份 235 3.6.4 锁定内存中的页面 236 3.6.5 后备存储 237 3.6.6 策略和机制的分离 239 3.7 分段 240 3.7.1 纯分段的实现 243 3.7.2 分段和分页结合：MULTICS 243 3.7.3 分段和分页结合：Intel x86 247 3.8 有关内存管理的研究 252 3.9 小结 253 13.1.1 引论 1031 13.1.2 进程与线程 1032 13.1.3 内存管理 1033 13.1.4 文件系统 1033 13.1.5 输入/输出 1034 13.1.6 死锁 1035 13.1.7 虚拟化和云 1035 13.1.8 多处理机系统 1036 13.1.9 安全 1037 13.1.10 实例研究1：UNIX、Linux和Android 1039 13.1.11 实例研究2：Windows 8 1040 13.1.12 操作系统设计 1040 13.2 按字母顺序排序的参考文献 1041 |
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