操作系統(tǒng)：精髓與設(shè)計(jì)原理（第七版）

目 錄
第0章 讀者與教師指南 1
0.1 本書概述 1
0.2 實(shí)例系統(tǒng) 1
0.3 讀者和教師的學(xué)習(xí)路線圖 2
0.4 互聯(lián)網(wǎng)和網(wǎng)站資源 3

第一部分 背景知識

第1章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述 6
1.1 基本構(gòu)成 6
1.2 微處理器的發(fā)展演化 7
1.3 指令的執(zhí)行 8
1.4 中斷 10
1.4.1 中斷和指令周期 11
1.4.2 中斷處理 14
1.4.3 多個(gè)中斷 16
1.5 存儲器的層次結(jié)構(gòu) 17
1.6 高速緩存 19
1.6.1 動機(jī) 19
1.6.2 高速緩存原理 20
1.6.3 高速緩存設(shè)計(jì) 22
1.7 直接內(nèi)存存取 22
1.8 多處理器和多核計(jì)算機(jī)組織結(jié)構(gòu) 23
1.8.1 對稱多處理器 24
1.8.2 多核計(jì)算機(jī) 25
1.9 推薦讀物和網(wǎng)站 26
1.10 關(guān)鍵術(shù)語、復(fù)習(xí)題和習(xí)題 26
1.10.1 關(guān)鍵術(shù)語 26
1.10.2 復(fù)習(xí)題 26
1.10.3 習(xí)題 27
附錄1A 兩級存儲器的性能特征 29
第2章 操作系統(tǒng)概述 34
2.1 操作系統(tǒng)的目標(biāo)和功能 34
2.1.1 作為用戶/計(jì)算機(jī)接口的操作系統(tǒng) 35
2.1.2 作為資源管理器的操作系統(tǒng) 36
2.1.3 操作系統(tǒng)的易擴(kuò)展性 37
2.2 操作系統(tǒng)的發(fā)展 37
2.2.1 串行處理 38
2.2.2 簡單批處理系統(tǒng) 38
2.2.3 多道批處理系統(tǒng) 40
2.2.4 分時(shí)系統(tǒng) 42
2.3 主要的成就 44
2.3.1 進(jìn)程 44
2.3.2 內(nèi)存管理 47
2.3.3 信息保護(hù)和安全 48
2.3.4 調(diào)度和資源管理 49
2.4 現(xiàn)代操作系統(tǒng)的特征 50
2.5 虛擬機(jī) 52
2.5.1 虛擬機(jī)和虛擬化 52
2.5.2 虛擬機(jī)架構(gòu) 53
2.6 針對多處理器和多核的操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮因素 54
2.6.1 對稱多處理器計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮因素 54
2.6.2 多核計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮因素 55
2.7 微軟Windows系統(tǒng)簡介 56
2.7.1 歷史 56
2.7.2 現(xiàn)代操作系統(tǒng) 57
2.7.3 體系結(jié)構(gòu) 57
2.7.4 客戶/服務(wù)器模型 60
2.7.5 線程和SMP 61
2.7.6 Windows對象 61
2.7.7 Windows 7中的新特性 62
2.8 傳統(tǒng)的UNIX系統(tǒng) 63
2.8.1 歷史 63
2.8.2 描述 64
2.9 現(xiàn)代UNIX系統(tǒng) 65
2.9.1 System V版本4(簡稱SVR4) 65
2.9.2 BSD 66
2.9.3 Solaris 10 66
2.10 Linux操作系統(tǒng) 66
2.10.1 歷史 66
2.10.2 模塊結(jié)構(gòu) 67
2.10.3 內(nèi)核組件 69
2.11 Linux Vserver虛機(jī)器結(jié)構(gòu) 71
2.12 推薦讀物和網(wǎng)站 72
2.13 關(guān)鍵術(shù)語、復(fù)習(xí)題和習(xí)題 73
2.13.1 關(guān)鍵術(shù)語 73
2.13.2 復(fù)習(xí)題 74
2.13.3 習(xí)題 74

第二部分 進(jìn)程

第3章 進(jìn)程描述和控制 78
3.1 什么是進(jìn)程 79
3.1.1 背景 79
3.1.2 進(jìn)程和進(jìn)程控制塊 79
3.2 進(jìn)程狀態(tài) 80
3.2.1 兩狀態(tài)進(jìn)程模型 82
3.2.2 進(jìn)程的創(chuàng)建和終止 83
3.2.3 五狀態(tài)模型 84
3.2.4 被掛起的進(jìn)程 87
3.3 進(jìn)程描述 91
3.3.1 操作系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu) 91
3.3.2 進(jìn)程控制結(jié)構(gòu) 92
3.4 進(jìn)程控制 96
3.4.1 執(zhí)行模式 96
3.4.2 進(jìn)程創(chuàng)建 97
3.4.3 進(jìn)程切換 98
3.5 操作系統(tǒng)的執(zhí)行 99
3.5.1 無進(jìn)程的內(nèi)核 100
3.5.2 在用戶進(jìn)程中執(zhí)行 100
3.5.3 基于進(jìn)程的操作系統(tǒng) 101
3.6 安全問題 101
3.6.1 系統(tǒng)訪問威脅 102
3.6.2 對抗措施 103
3.7 UNIX SVR4進(jìn)程管理 104
3.7.1 進(jìn)程狀態(tài) 104
3.7.2 進(jìn)程描述 106
3.7.3 進(jìn)程控制 107
3.8 小結(jié) 108
3.9 推薦讀物 108
3.10 關(guān)鍵術(shù)語、復(fù)習(xí)題和習(xí)題 108
3.10.1 關(guān)鍵術(shù)語 108
3.10.2 復(fù)習(xí)題 109
3.10.3 習(xí)題 109
第4章 線程 112
4.1 進(jìn)程和線程 112
4.1.1 多線程 112
4.1.2 線程功能特性 115
4.2 線程分類 116
4.2.1 用戶級和內(nèi)核級線程 116
4.2.2 其他方案 119
4.3 多核和多線程 120
4.3.1 多核系統(tǒng)上的軟件性能 121
4.3.2 應(yīng)用示例：Valve游戲軟件 121
4.4 Windows 7線程和SMP管理 124
4.4.1 進(jìn)程對象和線程對象 125
4.4.2 多線程 126
4.4.3 線程狀態(tài) 126
4.4.4 對OS子系統(tǒng)的支持 127
4.4.5 對稱多處理的支持 128
4.5 Solaris的線程和SMP管理 128
4.5.1 多線程體系結(jié)構(gòu) 128
4.5.2 動機(jī) 129
4.5.3 進(jìn)程結(jié)構(gòu) 129
4.5.4 線程的執(zhí)行 130
4.5.5 把中斷當(dāng)做線程 131
4.6 Linux的進(jìn)程和線程管理 131
4.6.1 Linux任務(wù) 131
4.6.2 Linux線程 133
4.7 Mac OS X的GCD技術(shù) 134
4.8 小結(jié) 135
4.9 推薦讀物 136
4.10 關(guān)鍵術(shù)語、復(fù)習(xí)題和習(xí)題 136
4.10.1 關(guān)鍵術(shù)語 136
4.10.2 復(fù)習(xí)題 136
4.10.3 習(xí)題 136
第5章 并發(fā)性：互斥和同步 140
5.1 并發(fā)的原理 141
5.1.1 一個(gè)簡單的例子 142
5.1.2 競爭條件 143
5.1.3 操作系統(tǒng)關(guān)注的問題 143
5.1.4 進(jìn)程的交互 144
5.1.5 互斥的要求 146
5.2 互斥：硬件的支持 147
5.2.1 中斷禁用 147
5.2.2 專用機(jī)器指令 147
5.3 信號量 149
5.3.1 互斥 153
5.3.2 生產(chǎn)者/消費(fèi)者問題 154
5.3.3 信號量的實(shí)現(xiàn) 157
5.4 管程 159
5.4.1 使用信號的管程 159
5.4.2 使用通知和廣播的管程 162
5.5 消息傳遞 163
5.5.1 同步 164
5.5.2 尋址 165
5.5.3 消息格式 166
5.5.4 排隊(duì)原則 166
5.5.5 互斥 166
5.6 讀者/寫者問題 167
5.6.1 讀者優(yōu)先 168
5.6.2 寫者優(yōu)先 168
5.7 小結(jié) 171
5.8 推薦讀物 171
5.9 關(guān)鍵術(shù)語、復(fù)習(xí)題和習(xí)題 172
5.9.1 關(guān)鍵術(shù)語 172
5.9.2 復(fù)習(xí)題 173
5.9.3 習(xí)題 173
第6章 并發(fā)：死鎖和饑餓 183
6.1 死鎖原理 183
6.1.1 可重用資源 186
6.1.2 可消耗資源 187
6.1.3 資源分配圖 188
6.1.4 死鎖的條件 189
6.2 死鎖預(yù)防 190
6.2.1 互斥 190
6.2.2 占有且等待 190
6.2.3 不可搶占 190
6.2.4 循環(huán)等待 190
6.3 死鎖避免 191
6.3.1 進(jìn)程啟動拒絕 191
6.3.2 資源分配拒絕 192
6.4 死鎖檢測 195
6.4.1 死鎖檢測算法 195
6.4.2 恢復(fù) 196
6.5 一種綜合的死鎖策略 196
6.6 哲學(xué)家就餐問題 197
6.6.1 基于信號量解決方案 197
6.6.2 基于管程解決方案 198
6.7 UNIX的并發(fā)機(jī)制 199
6.7.1 管道 200
6.7.2 消息 200
6.7.3 共享內(nèi)存 200
6.7.4 信號量 200
6.7.5 信號 201
6.8 Linux內(nèi)核并發(fā)機(jī)制 202
6.8.1 原子操作 202
6.8.2 自旋鎖 203
6.8.3 信號量 204
6.8.4 屏障 205
6.9 Solaris線程同步原語 206
6.9.1 互斥鎖 207
6.9.2 信號量 207
6.9.3 多讀者/單寫者鎖 207
6.9.4 條件變量 208
6.10 Windows 7并發(fā)機(jī)制 208
6.10.1 等待函數(shù) 208
6.10.2 分派器對象 209
6.10.3 臨界區(qū) 209
6.10.4 輕量級讀者-寫者鎖和條件變量 210
6.10.5 鎖無關(guān)同步機(jī)制 210
6.11 小結(jié) 210
6.12 推薦讀物 211
6.13 關(guān)鍵術(shù)語、復(fù)習(xí)題和習(xí)題 211
6.13.1 關(guān)鍵術(shù)語 211
6.13.2 復(fù)習(xí)題 212
6.13.3 習(xí)題 212

第三部分 內(nèi)存

第7章 內(nèi)存管理 218
7.1 內(nèi)存管理的需求 218
7.1.1 重定位 219
7.1.2 保護(hù) 219
7.1.3 共享 219
7.1.4 邏輯組織 220
7.1.5 物理組織 220
7.2 內(nèi)存分區(qū) 220
7.2.1 固定分區(qū) 221
7.2.2 動態(tài)分區(qū) 223
7.2.3 伙伴系統(tǒng) 225
7.2.4 重定位 227
7.3 分頁 228
7.4 分段 230
7.5 安全問題 231
7.5.1 緩沖區(qū)溢出攻擊 231
7.5.