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- 謝青松編著
- Bic, Shaw編著
- 韓其睿主編書籍
- 2017年清華大學出版社出版的圖書
- 第2版
操作系統原理
Bic, Shaw編著
《操作系統原理》本書詳細講述了從單處理機到分散式和并行計算機系統的基本思想、原則及概念，內容包括進程管理與協作、內存管理、文件系統與輸入輸出、系統保護與安全等。本書不僅從商用操作系統和研究型操作系統中選用了大量的例子來闡述有關的概念，而且針對各部分內容，給出了相應的編程實驗練習，以增強讀者的實際動手能力。本書可用作計算機科學或計算機工程等相關專業的“操作系統”教科書，也可作為從事計算機工作的科技人員學習計算機操作系統的參考書。
目錄
章概述
.操系統
..彌補硬體差距
1.1.2操作系統的三種視圖4
1.2操作系統的組織結構8
1.2.1結構化組織9
1.2.2硬體介面10
1.2.3編程介面11
1.2.4用戶介面13
1.2.5運行時組織結構19
1.3操作系統的發展和概念20
1.3.1早期的系統20
1.3.2批處理操作系統21
1.3.3多道程序設計系統22
1.3.4互動式操作系統24
1.3.5個人計算機和工作站操作系統25
1.3.6實時操作系統26
1.3.7分散式操作系統27第1部分進程管理和同步
第2章基本概念：進程及其交互31
2.1進程的概念31
2.2進程定義及實例化32
2.2.1進程間的次序關係33
2.2.2進程的隱式創建35
2.2.3用fork和join顯式地創建進程38
2.2.4進程聲明與類集41
2.3基本的進程交互42
2.3.1競爭：臨界區問題42
2.3.2協作48
2.4信號量49
2.4.1信號量操作與數據49
2.4.2使用信號量實現互斥50
2.4.3生產者/消費者情形中的信號量52
2.5事件同步53第3章高級同步與通信59
3.1共享內存的方法59
3.1.1管程60
3.1.2受保護類型64
3.2分散式同步與通信65
3.2.1基於消息的通信66
3.2.2基於過程的通信70
3.2.3分散式互斥74
3.3其他經典同步問題76
3.3.1讀者/寫者問題76
3.3.2哲學家進餐問題78
3.3.3電梯（調度）演演算法80
3.3.4使用邏輯時鐘對事件排序82第4章操作系統內核：進程和線程的實現90
4.1內核定義與目標90
4.2隊列結構92
4.2.1操作系統中的資源隊列92
4.2.2隊列的實現93
4.3線程95
4.4進程與線程的實現97
4.4.1進程和線程描述符97
4.4.2進程操作的實現102
4.4.3線程的操作105
4.5同步與通信機制的實現105
4.5.1信號量和鎖106
4.5.2管程原語109
4.5.3時鐘和時間管理111
4.5.4通信原語116
4.6中斷處理119第5章進程和線程調度126
5.1調度器的組織方式126
5.1.1嵌入的和自治的調度器126
5.1.2優先順序調度128
5.2調度方法129
5.2.1調度框架129
5.2.2常用調度演演算法132
5.2.3方法對比137
5.3優先順序倒置144
5.4多處理器和分散式調度146第6章死鎖152
6.1可重用資源、可消耗資源上的死鎖152
6.1.1可重用資源和可消耗資源153
6.1.2計算機系統中的死鎖153
6.2處理死鎖問題的方法155
6.3一個系統模型156
6.3.1資源圖156
6.3.2狀態轉換157
6.3.3死鎖狀態和安全狀態158
6.4死鎖檢測160
6.4.1資源圖的簡化160
6.4.2死鎖檢測的特殊情況161
6.4.3分散式系統中的死鎖檢測162
6.5死鎖恢復165
6.5.1進程終止165
6.5.2資源搶佔166
6.6動態死鎖避免166
6.6.1需求圖166
6.6.2銀行家演演算法167
6.7死鎖預防169
6.7.1破壞互斥使用條件170
6.7.2破壞佔有並等待條件170
6.7.3破壞循環等待條件171第2部分內存管理
第7章物理內存177
7.1使程序準備執行177
7.1.1程序轉換177
7.1.2邏輯地址到物理地址的綁定178
7.2內存劃分模式182
7.2.1固定分區182
7.2.2可變分區183
7.2.3夥伴系統186
7.3可變分區的分配策略188
內存利用率的衡量189
7.4內存不足時的管理191
7.4.1內存緊湊191
7.4.2交換192
7.4.3覆蓋194第8章虛擬存儲199
8.1虛擬存儲的原理199
8.2虛擬存儲的實現201
8.2.1分頁機制201
8.2.2分段機制206
8.2.3段頁機制208
8.2.4系統表的分頁209
8.2.5變換索引緩衝區211
8.3分頁系統的存儲分配212
8.3.1全局頁面置換演演算法214
8.3.2局部頁面置換演演算法220
8.3.3裝載控制和抖動225
8.3.4分頁的評價228第9章主存中數據和代碼的共享236
9.1單一副本的共享236
9.1.1共享的原因236
9.1.2共享的需求237
9.1.3鏈接與共享239
9.2無虛擬存儲的系統中的共享239
9.3分頁系統中的共享241
9.3.1數據的共享241
9.3.2代碼的共享242
9.4分段系統中的共享244
9.4.1代碼和數據的共享244
9.4.2無限制的動態鏈接245
9.5分散式共享存儲的原理247
分散式共享存儲的用戶視圖248
9.6分散式共享存儲的實現250
9.6.1實現非結構化的分散式共享存儲250
9.6.2實現結構化的分散式共享存儲255第3部分文件系統和輸入/輸出
第10章文件系統261
10.1文件管理的基本功能261
10.2文件系統的層次模型262
10.3文件的用戶視圖264
10.3.1文件名和類型265
10.3.2邏輯文件的組織結構266
10.3.3其他的文件屬性269
10.3.4文件操作269
10.4文件目錄270
10.4.1層次目錄組織結構271
10.4.2目錄操作276
10.4.3文件目錄的實現279
10.5基本文件系統282
10.5.1文件描述符282
10.5.2打開和關閉文件283
10.6設備的組織方法286
10.6.1連續組織286
10.6.2鏈接組織287
10.6.3索引組織288
10.6.4空閑存儲空間的管理289
10.7分散式文件系統的基本原理291
10.7.1目錄結構和共享291
10.7.2文件共享的語義294
10.8實現分散式文件系統295
10.8.1基本結構295
10.8.2高速緩存296
10.8.3無狀態的伺服器與有狀態的伺服器297
10.8.4文件複製300第11章輸入/輸出系統307
11.1設備管理中的基本問題307
11.2輸入/輸出系統的一種層次模型309
輸入/輸出系統介面310
11.3輸入/輸出設備312
11.3.1用戶終端312
11.3.2印表機和掃描儀314
11.3.3輔助存儲設備315
11.3.4盤的性能特性318
11.3.5網路320
11.4設備驅動程序321
11.4.1內存映像與明確的設備介面322
11.4.2使用輪詢的可編程輸入/輸出323
11.4.3使用中斷的可編程輸入/輸出326
11.4.4直接內存訪問329
11.5設備管理331
11.5.1緩衝和高速緩存331
11.5.2錯誤處理337
11.5.3磁碟調度341
11.5.4設備共享343第4部分保護和安全
第12章保護和安全介面349
12.1安全威脅349
12.1.1危害種類350
12.1.2易受攻擊/傷害的資源351
12.1.3攻擊類型351
12.2保護系統應有的功能358
12.2.1外部安全措施358
12.2.2用戶標識鑒別358
12.2.3通信安全措施359
12.2.4威脅監視360
12.3用戶鑒別360
12.3.1鑒別方法360
12.3.2口令361
12.4安全通信365
12.4.1加密原理365
12.4.2密鑰加密366
12.4.3公鑰加密系統370第13章內部保護機制378
13.1訪問控制環境378
13.2指令級訪問控制379
13.2.1寄存器和輸入/輸出保護379
13.2.2主存保護380
13.3高層訪問控制385
13.3.1訪問矩陣模型385
13.3.2訪問列表和權能列表386
13.3.3一個綜合實例：客戶端/伺服器保護393
13.3.4組合使用訪問列表和權能列表395
13.4信息流控制396
13.4.1禁閉問題396
13.4.2層次化的信息流398
13.4.3選擇禁閉問題399第5部分程序設計項目
I進程/線程的同步407
1項目概述407
2創建競爭條件407
3臨界區問題的解決方法408
3.1使用互斥鎖的解決方法409
3.2軟體解決方法409
4實現一般信號量409
4.1使用互斥鎖和條件變數的解決方法409
4.2軟體解決方法410
5有界緩衝區410
6具體任務總結410
7附加任務的建議411II進程和資源管理412
1項目概述412
2進程和資源的基本管理器412
2.1進程狀態412
2.2進程的表示413
2.3資源的表示413
2.4對進程和資源的操作414
2.5調度函數415
2.6演示shell程序416
3擴充的進程和資源管理器417
3.1超時中斷417
3.2輸入/輸出處理418
3.3擴充的shell419
4具體任務總結419
5附加任務的建議420III內存管理421
1項目概述421
2內存管理器421
2.1內存421
2.2用戶介面422
3模擬試驗422
3.1產生請求的大小423
3.2收集有關性能的數據424
3.3選擇要釋放的內存塊424
4具體任務總結424
5附加任務的建議424IV頁面置換演演算法426
1項目概述426
2全局頁面置換演演算法426
3局部頁面置換演演算法427
4產生引用串428
5性能評價429
6具體任務總結430
7附加任務的建議430V文件系統431
1項目概述431
2輸入/輸出系統431
3文件系統432
3.1用戶和文件系統之間的介面432
3.2文件系統的組織433
3.3目錄433
3.4創建和刪除文件433
3.5打開和關閉文件434
3.6在文件中讀、寫和搜索434
3.7列出目錄435
4演示 shell程序435
5具體任務總結436
6附加任務的建議436VI其他編程項目437
1定時器工具437
2進程調度437
3銀行家演演算法438
4磁碟調度演演算法438
5穩定存儲439術語表440
