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读者指南1

第一部分 背景5

第1章 计算机系统概述6

1.1基本构成6

1.2处理器寄存器6

1.2.1用户可见寄存器7

1.2.2控制和状态寄存器8

1.3指令的执行9

1.3.1取指令和执行指令9

1.3.2 I/O函数11

1.4中断12

1.4.1中断和指令周期13

1.4.2中断处理15

1.4.3多个中断17

1.4.4多道程序19

1.5存储器的层次结构19

1.6高速缓冲存储器22

1.6.1动机22

1.6.2 cache原理22

1.6.3 cache设计24

1.7 I/O通信技术25

1.7.1程序控制I/O25

1.7.2中断驱动I/O26

1.7.3直接存储器存取27

1.8推荐读物28

1.9习题28

附录1A两级存储器的性能特征30

附录1B过程控制35

第2章 操作系统概述39

2.1操作系统的目标和功能39

2.1.1操作系统作为用户/计算机接口39

2.1.2操作系统作为资源管理器40

2.1.3操作系统的易扩展性42

2.2操作系统的发展42

2.2.1串行处理42

2.2.2简单批处理系统43

2.2.3多道程序批处理系统45

2.2.4分时系统48

2.3主要的成就49

2.3.1进程50

2.3.2存储器管理52

2.3.3信息保护和安全53

2.3.4调度和资源管理55

2.3.5系统结构56

2.4现代操作系统的特征58

2.5 Windows 2000概述61

2.5.1历史61

2.5.2单用户多任务62

2.5.3客户/服务器模型65

2.5.4线程和SMP66

2.5.5 Windows 2000对象66

2.6传统的UNIX系统68

2.6.1历史68

2.6.2描述69

2.7现代UNIX系统70

2.7.1系统V版本4（SVR4）71

2.7.2 Solaris 2.x71

2.7.3 4.4BSD72

2.7.4 Linux72

2.8推荐读物74

2.9习题75

第二部分 进程77

第3章 进程描述和控制79

3.1进程状态79

3.1.1两状态进程模型82

3.1.2进程的创建和终止82

3.1.3五状态模型84

3.1.4被挂起的进程87

3.2进程描述91

3.2.1操作系统的控制结构91

3.2.2进程控制结构93

3.3进程控制98

3.3.1执行模式98

3.3.2进程创建98

3.3.3进程切换99

3.3.4操作系统的执行101

3.4 UNIX SVR4进程管理103

3.4.1进程状态104

3.4.2进程描述105

3.4.3进程控制107

3.5小结、关键术语和复习题107

3.5.1关键术语107

3.5.2复习题108

3.6推荐读物108

3.7习题108

第4章 线程、对称多处理（SMP）和微内核111

4.1进程和线程111

4.1.1多线程111

4.1.2线程功能特性114

4.1.3例子——Adobe PageMaker116

4.1.4用户级和内核级线程117

4.1.5其他方案121

4.2对称多处理122

4.2.1 SMP体系结构122

4.2.2 SMP组织结构124

4.2.3多处理器操作系统的设计125

4.3微内核125

4.3.1微内核体系结构125

4.3.2微内核组织结构的优点127

4.3.3微内核性能128

4.3.4微内核设计128

4.4 Windows 2000的线程和SMP管理130

4.4.1进程对象和线程对象130

4.4.2多线程132

4.4.3线程状态133

4.4.4 OS子系统的支持134

4.4.5对称多处理的支持134

4.5 Solaris的线程和SMP管理134

4.5.1多线程体系结构134

4.5.2动机136

4.5.3进程结构136

4.5.4线程的执行137

4.5.5把中断当作线程138

4.6 Linux的进程和线程管理139

4.6.1 Linux进程139

4.6.2 Linux线程141

4.7小结141

4.7.1关键术语141

4.7.2复习题141

4.8推荐读物142

4.9习题142

第5章 并发性：互斥和同步145

5.1并发的原理146

5.1.1一个简单的例子146

5.1.2操作系统关注的问题148

5.1.3进程的交互148

5.1.4互斥的要求151

5.2互斥：软件的方法152

5.2.1 Dekker算法152

5.2.2 Peterson算法155

5.3互斥：硬件的支持156

5.3.1中断禁用156

5.3.2专门的机器指令157

5.4信号量159

5.4.1互斥160

5.4.2生产者/消费者问题162

5.4.3信号量的实现168

5.4.4理发店问题169

5.5管程173

5.5.1使用信号的管程173

5.5.2使用通知和广播的管程176

5.6消息传递178

5.6.1同步178

5.6.2寻址180

5.6.3消息格式181

5.6.4排队原则181

5.6.5互斥181

5.7读/写问题183

5.7.1读进程具有优先权184

5.7.2写进程具有优先权185

5.8小结、关键术语和复习题187

5.8.1关键术语188

5.8.2复习题188

5.9推荐读物188

5.10习题189

第6章 并发性：死锁和饿死198

6.1死锁原理198

6.1.1可重用资源201

6.1.2可消费资源202

6.1.3死锁的条件203

6.2死锁预防204

6.2.1互斥204

6.2.2占有和等待204

6.2.3非剥夺204

6.2.4循环等待204

6.3死锁避免205

6.3.1进程启动拒绝205

6.3.2资源分配拒绝206

6.4死锁检测209

6.4.1死锁检测算法209

6.4.2恢复210

6.5一种综合的死锁策略210

6.6哲学家就餐问题211

6.7 UNIX的并发机制213

6.7.1管道213

6.7.2消息214

6.7.3共享存储区214

6.7.4信号量214

6.7.5信号215

6.8 Solaris线程同步原语215

6.8.1互斥锁216

6.8.2信号量217

6.8.3 Reader/Writer锁217

6.8.4条件变量217

6.9 Windows 2000的并发机制218

6.10小结、关键术语和复习题219

6.10.1关键术语219

6.10.2复习题219

6.11推荐读物219

6.12习题220

第三部分 存储器225

第7章 存储器管理226

7.1存储器管理需求226

7.1.1重定位226

7.1.2保护227

7.1.3共享227

7.1.4逻辑组织228

7.1.5物理组织228

7.2存储器分区228

7.2.1固定分区228

7.2.2动态分区231

7.2.3伙伴系统234

7.2.4重定位236

7.3分页236

7.4分段240

7.5小结、关键术语和复习题241

7.5.1关键术语241

7.5.2复习题242

7.6推荐读物242

7.7习题242

附录7A加载和链接244

第8章 虚拟存储器249

8.1硬件和控制结构249

8.1.1局部性和虚拟存储器250

8.1.2分页252

8.1.3分段260

8.1.4分段和分页的组合261

8.1.5保护和共享262

8.2操作系统软件263

8.2.1取策略264

8.2.2放置策略265

8.2.3替换策略265

8.2.4驻留集管理271

8.2.5清除策略275

8.2.6加载控制276

8.3 UNIX和Solaris存储器管理277

8.3.1分页系统277

8.3.2内核存储分配器280

8.4 Linux存储器管理281

8.4.1 Linux虚存282

8.4.2内核存储器分配282

8.5 Windows 2000存储器管理283

8.5.1 W2K虚地址映射283

8.5.2 W2K页面调度284

8.6小结、关键术语和复习题284

8.6.1关键术语285

8.6.2复习题285

8.7推荐读物285

8.8习题286

附录8A散列表289

第四部分 调度293

第9章 单处理器调度294

9.1处理器调度的类型294

9.1.1长程调度296

9.1.2中程调度297

9.1.3短程调度297

9.2调度算法297

9.2.1短程调度准则297

9.2.2优先级的使用298

9.2.3选择调度策略299

9.2.4性能比较309

9.2.5公平共享调度312

9.3传统的UNIX调度316

9.4小结、关键术语和复习题317

9.4.1关键术语318

9.4.2复习题318

9.5推荐读物318

9.6习题319

附录9A响应时间321

附录9B排队系统324

第10章 多处理器和实时调度327

10.1多处理器调度327

10.1.1粒度327

10.1.2设计问题328

10.1.3进程调度330

10.1.4线程调度330

10.2实时调度336

10.2.1背景336

10.2.2实时操作系统的特点336

10.2.3实时调度338

10.2.4限期调度340

10.2.5速率单调调度343

10.3 Linux调度345

10.4 UNIX SVR4调度346

10.5 Windows 2000的调度347

10.5.1进程和线程优先级348

10.5.2多处理器调度349

10.6小结、关键术语和复习题350

10.6.1关键术语350

10.6.2复习题350

10.7推荐读物350

10.8习题351

第五部分 输入/输出和文件353

第11章 输入/输出管理和磁盘调度354

11.1输入/输出设备354

11.2输入/输出功能的组织355

11.2.1输入/输出功能的发展355

11.2.2直接存储器访问356

11.3操作系统设计问题359

11.3.1设计目标359

11.3.2输入/输出功能的逻辑结构359

11.4输入/输出缓冲361

11.4.1单缓冲区361

11.4.2双缓冲363

11.4.3循环缓冲363

11.4.4缓冲的用处363

11.5磁盘调度363

11.5.1磁盘性能参数364

11.5.2磁盘调度策略366

11.6 RAID369

11.6.1 RAID第0层370

11.6.2 RAID第1层373

11.6.3 RAID第2层374

11.6.4 RAID第3层374

11.6.5 RAID第4层375

11.6.6 RAID第5层375

11.6.7 RAID第6层375

11.7磁盘高速缓冲376

11.7.1设计考虑376

11.7.2性能考虑378

11.8 UNIX SVR4输入/输出378

11.8.1缓冲区高速缓冲379

11.8.2字符队列381

11.8.3无缓冲输入/输出381

11.8.4 UNIX设备381

11.9 Windows 2000输入/输出382

11.9.1基本输入/输出模块382

11.9.2异步I/O和同步I/O382

11.9.3软件RAID383

11.10小结、关键术语和复习题383

11.10.1关键术语384

11.10.2复习题384

11.11推荐读物384

11.12习题386

附录11A磁盘存储设备387

第12章 文件管理395

12.1概述395

12.1.1文件395

12.1.2文件管理系统396

12.2文件组织和访问399

12.2.1堆401

12.2.2顺序文件401

12.2.3索引顺序文件401

12.2.4索引文件402

12.2.5直接文件（或散列文件）402

12.3文件目录403

12.3.1内容403

12.3.2结构403

12.3.3命名405

12.4文件共享406

12.4.1访问权限406

12.4.2同时访问407

12.5记录组块407

12.6 辅存管理408

12.6.1文件分配409

12.6.2自由空间的管理413

12.6.3可靠性415

12.7 UNIX文件管理415

12.7.1索引节点416

12.7.2文件分配416

12.8 Windows 2000的文件系统418

12.8.1 NTFS的重要特征418

12.8.2 NTFS卷和文件结构419

12.8.3可恢复性420

12.9小结、关键术语和复习题422

12.9.1关键术语422

12.9.2复习题422

12.10推荐读物423

12.11习题423

第六部分 分布式系统425

第13章 分布式处理、客户/服务器和集群427

13.1客户/服务器计算428

13.1.1什么是客户/服务器计算428

13.1.2客户/服务器应用429

13.1.3中间件435

13.2分布式消息传递437

13.2.1可靠性与不可靠性439

13.2.2阻塞与无阻塞439

13.3远程过程调用440

13.3.1参数传递441

13.3.2参数表示441

13.3.3客户/服务器绑定441

13.3.4同步和异步441

13.3.5面向对象机制442

13.4集群442

13.4.1集群的配置443

13.4.2操作系统的设计问题444

13.4.3集群计算机的体系结构445

13.4.4集群与SMP447

13.5 Windows 2000集群服务器447

13.6 Sun集群449

13.6.1对象和通信支持449

13.6.2进程管理449

13.6.3网络连接450

13.6.4全局文件系统450

13.7 Beowulf和Linux集群451

13.7.1 Beowulf特征451

13.7.2 Beowulf软件452

13.8小结、关键术语和复习题452

13.8.1关键术语453

13.8.2复习题453

13.9推荐读物453

13.10习题454

第14章 分布式进程管理456

14.1进程迁移456

14.1.1动机456

14.1.2进程迁移机制456

14.1.3迁移协商459

14.1.4赶出461

14.1.5剥夺式转移和非剥夺式转移461

14.2分布式全局状态461

14.2.1全局状态和分布式瞬像461

14.2.2分布式瞬像算法464

14.3分布式互斥465

14.3.1分布式互斥概念465

14.3.2分布式系统中的事件排序467

14.3.3分布式队列470

14.3.4令牌传递方法473

14.4分布式死锁473

14.4.1资源分配中的死锁473

14.4.2消息通信中的死锁479

14.5小结、关键术语和复习题482

14.5.1关键术语482

14.5.2复习题482

14.6推荐读物483

14.7习题483

第七部分 安全485

第15章 安全486

15.1安全威胁486

15.1.1威胁的类型487

15.1.2计算机系统资产487

15.2保护490

15.2.1存储器的保护490

15.2.2面向用户的访问控制491

15.2.3面向数据的访问控制491

15.3入侵者493

15.3.1入侵技术493

15.3.2口令保护494

15.3.3口令选择策略498

15.3.4入侵检测500

15.4恶意软件502

15.4.1恶意程序502

15.4.2病毒的本质505

15.4.3病毒的类型506

15.4.4宏病毒506

15.4.5反病毒方法507

15.4.6电子邮件病毒509

15.5可信系统510

15.5.1特洛伊木马的防范512

15.6 Windows 2000的安全机制513

15.6.1访问控制方案513

15.6.2访问令牌514

15.6.3安全描述符514

15.7小结、关键术语和复习题517

15.7.1关键术语517

15.7.2复习题517

15.8推荐读物518

15.9习题519

附录15A加密520

附录A TCP/IP526

附录B 面向对象设计533

附录C 程序设计与操作系统项目540

附录D OSP：一个操作系统项目的环境543

附录EBACI：Ben-Ari并发程序设计系统548

术语表558

参考文献571

缩略语588