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目录1

第一部分 传统操作系统1

第1章 引言1

1.1什么是操作系统2

1.1.1作为扩展机器的操作系统2

1.1.2作为资源管理器的操作系统3

1.2操作系统历史3

1.2.1第一代计算机（1945～1955）：真空管和插件板3

1.2.2第二代计算机（1955～1965）：晶体管和批处理系统4

1.2.3第三代计算机（1965～1980）：集成电路芯片和多道程序5

1.2.4第四代计算机（1980～1990）：个人计算机7

1.3.1进程8

1.3操作系统基本概念8

1.3.2文件9

1.3.3系统调用11

1.3.4外壳12

1.4操作系统结构12

1.4.1整体式系统12

1.4.2层次式系统14

1.4.3虚拟机14

1.4.4客户机／服务器系统15

1.5本书其他部分的概要16

1.6小结17

习题18

2.1.1进程模型19

第2章 进程19

2.1进程介绍19

2.1.2进程的实现22

2.2进程间通信23

2.2.1竞争条件23

2.2.2临界区24

2.2.3忙等待的互斥24

2.2.4睡眠与唤醒27

2.2.5信号量29

2.2.6事件计数器31

2.2.7管程32

2.2.8消息传递34

2.2.9原语等价36

2.3经典的IPC问题39

2.3.1哲学家进餐问题39

2.3.2读者－写者问题41

2.3.3睡眠的理发师问题42

2.4进程调度44

2.4.1时间片轮转调度45

2.4.2优先级调度45

2.4.3多级队列46

2.4.4最短作业优先47

2.4.5保证调度算法48

2.4.6策略与机制48

2.4.7两级调度法48

习题49

2.5小结49

第3章 存储管理52

3.1无交换或分页的存储管理52

3.1.1无交换或分页的单道程序52

3.1.2多道程序设计和内存利用率53

3.1.3固定分区的多道程序55

3.2交换56

3.2.1可变分区的多道程序设计57

3.2.2使用位图的内存管理58

3.2.3使用链表的内存管理59

3.2.4伙伴式的内存管理60

3.2.5交换空间的分配61

3.3虚拟存储器62

3.2.6交换系统分析62

3.3.1分页63

3.3.2页表65

3.3.3分页硬件示例67

3.3.4相联存储器72

3.4页面置换算法75

3.4.1最优页面置换算法75

3.4.2最近未使用页面置换算法76

3.4.3先进先出页面置换算法76

3.4.4第二次机会页面置换算法77

3.4.5时钟页面置换算法77

3.4.6最久未使用页面置换算法78

3.4.7用软件模拟LRU79

3.5.1Belady异常现象80

3.5分页算法模型80

3.5.2栈式算法81

3.5.3距离字符串82

3.5.4缺页率预测83

3.6分页系统中的设计问题83

3.6.1工作集模型83

3.6.2局部与全局分配策略84

3.6.3页面尺寸86

3.6.4实现时涉及的问题86

3.7分段89

3.7.1纯分段系统的实现91

3.7.2分段和分页结合：MULTICS92

3.7.3分段和分页结合：Intel的38695

习题98

3.8小结98

第4章 文件系统101

4.1文件101

4.1.1文件命名101

4.1.2文件结构102

4.1.3文件类型103

4.1.4文件存取105

4.1.5文件属性105

4.1.6文件操作106

4.1.7存储映像文件109

4.2目录110

4.2.1层次目录系统110

4.2.2路径名111

4.2.3目录操作113

4.3文件系统的实现113

4.3.1实现文件113

4.3.2实现目录115

4.3.3共享目录117

4.3.4磁盘空间管理118

4.3.5文件系统的可靠性121

4.3.6文件系统性能124

4.4安全性126

4.4.1安全环境126

4.4.2著名的安全缺陷127

4.4.3Internet蠕虫129

4.4.4一般的安全性攻击130

4.4.5安全性的设计原则131

4.4.6用户验证132

4.5保护机制134

4.5.1保护域134

4.5.2存取控制表136

4.5.3权限137

4.5.4保护模型138

4.5.5隐藏通道139

4.6小结140

习题140

第5章 I/O设备管理143

5.1I/O硬件组成原理143

5.1.1I/O设备143

5.1.2设备控制器144

5.1.3直接存储器存取145

5.2I/O软件原理146

5.2.1I/O软件的目标146

5.2.2中断处理程序147

5.2.3设备驱动程序148

5.2.4与设备无关的I/O软件148

5.2.5用户空间的I/O软件149

5.3磁盘151

5.3.1磁盘硬件151

5.3.2磁盘调度算法151

5.3.3磁盘出错处理153

5.3.5RAM盘154

5.3.4“每次一道”高速缓冲154

5.4时钟155

5.4.1时钟硬件155

5.4.2时钟软件156

5.5终端158

5.5.1终端硬件158

5.5.2存储映像终端159

5.5.3输入软件160

5.5.4输出软件163

5.6小结164

习题165

第6章 死锁167

6.1资源167

6.2.1死锁的条件168

6.2死锁定义168

6.2.2死锁模型169

6.3鸵鸟算法170

6.4死锁检测和恢复171

6.4.1单种资源类型下的死锁检测171

6.4.2多种资源类型下的死锁检测173

6.4.3从死锁恢复174

6.5死锁避免175

6.5.1资源轨迹图176

6.5.2安全和不安全状态177

6.5.3单种资源的银行家算法178

6.5.4多种资源的银行家算法178

6.6死锁预防179

6.6.3破坏不可剥夺条件180

6.6.4破坏循环等待条件180

6.6.1破坏互斥条件180

6.6.2破坏占有和等待条件180

6.7其他问题181

6.7.1两阶段加锁181

6.7.2非资源死锁182

6.7.3饥饿182

6.8小结182

习题183

第7章 实例研究1：UNIX185

7.1UNIX的历史185

7.1.1UNICS185

7.1.3可移植的UNIX186

7.1.2PDP-11UNIX186

7.1.4伯克利UNIX187

7.1.5UNIX的标准化187

7.2UNIX概述189

7.2.1设计目标189

7.2.2接口190

7.2.3登录190

7.2.4shell191

7.2.5文件和目录193

7.2.6应用程序194

7.3UNIX的一些基础概念195

7.3.1进程196

7.3.2内存管理模式199

7.3.3文件系统200

7.3.4I/O设备203

7.4UNIX的系统调用205

7.4.1进程管理系统调用205

7.4.2内存管理系统调用208

7.4.3有关文件和目录的系统调用208

7.4.4I/O系统调用209

7.5UNIX的实现209

7.5.1进程的实现210

7.5.2内存管理的实现212

7.5.3文件系统的实现215

7.5.4I/O实现217

7.6小结218

习题219

第8章 实例研究2：MS-DOS221

8.1MS-DOS的历史221

8.1.1IBMPC221

8.1.2MS-DOS1.0222

8.1.3MS-DOS2.0223

8.1.4MS-DOS3.0223

8.1.5MS-DOS4.0224

8.1.6MS-DOS5.0224

8.2MS-DOS概述225

8.2.1使用226

8.2.2shell228

8.2.3配置229

8.3MS-DOS的基本概念230

8.3.1进程230

8.3.2内存模式233

8.3.3文件系统240

8.3.4I/O设备241

8.4MS-DOS的系统调用242

8.4.1进程管理系统调用243

8.4.2内存管理系统调用243

8.4.3文件与目录系统调用244

8.4.4I/O系统调用244

8.5MS-DOS的实现244

8.5.1进程的实现245

8.5.2内存管理的实现246

8.5.3文件系统的实现247

8.5.4I/O的实现250

8.6小结252

习题253

第二部分 分布式操作系统255

第9章 分布式操作系统概述255

9.1目标255

9.1.1分布式系统相对于集中式系统的优点255

9.1.2分布式系统相对于独立PC机256

的优点256

9.1.3分布式系统的缺点257

9.2硬件上的概念258

9.2.1总线型多处理机259

9.2.2交换型多处理机260

9.2.3总线型多计算机261

9.2.4交换型多计算机262

9.3软件上的概念262

9.3.1网络操作系统和网络文件系统263

9.3.2真正的分布式系统269

9.3.3多处理机分时系统269

9.4设计上的考虑271

9.4.1透明性271

9.4.2灵活性273

9.4.3可靠性274

9.4.4性能275

9.4.5可扩展性276

习题277

9.5小结277

第10章 分布式系统中的通信问题279

10.1分层协议279

10.1.1物理层281

10.1.2数据链路层282

10.1.3网络层282

10.1.4传输层283

10.1.5会话层283

10.1.6表示层283

10.2客户－服务器模型284

10.2.1客户和服务器284

10.1.7应用层284

10.2.2一个客户和服务器的实例285

10.2.3寻址288

10.2.4阻塞与非阻塞原语289

10.2.5缓冲和非缓冲原语291

10.2.6可靠和不可靠原语293

10.2.7实现客户－服务器模型294

10.3远程过程调用295

10.3.1基本的RPC操作296

10.3.2参数传递298

10.3.3动态联编301

10.3.4出现差错时的RPC语义303

10.3.5与实现相关的论题306

10.3.6问题域313

10.4组通信315

10.4.1组通信入门315

10.4.2与设计有关的问题316

10.4.3ISIS中的组通信322

10.5小结324

习题325

第11章 分布式系统中的同步327

11.1时钟同步327

11.1.1逻辑时钟328

11.1.2物理时钟331

11.1.3时钟同步算法333

11.2.1集中式算法336

11.2互斥336

11.2.2分布式算法337

11.2.3令牌环算法339

11.2.4三种算法的比较340

11.3选举算法341

11.3.1Bully算法341

11.3.2环算法342

11.4原子事务343

11.4.1原子事务简介343

11.4.2事务模型344

11.4.3实现347

11.4.4并发控制350

11.5分布式系统中的死锁352

11.5.1分布式死锁的检测353

11.5.2分布式死锁的预防356

11.6小结357

习题357

第12章 分布式系统中的进程及处理器359

12.1线程359

12.1.1线程的引入359

12.1.2线程使用360

12.1.3线程包的设计问题362

12.1.4线程包的实现365

12.1.5线程和RPC367

12.1.6一个线程包的例子368

12.2.1工作站模型371

12.2系统模型371

12.2.2使用空闲工作站373

12.2.3处理器池模型376

12.2.4混合模型378

12.3处理器分配378

12.3.1分配模型378

12.3.2处理器分配算法的设计原则380

12.3.3处理器分配算法的实现问题381

12.3.4处理器分配算法实例382

12.4分布式系统中的调度386

12.5小结387

习题387

13.1分布式文件系统设计389

13.1.1文件服务的接口389

第13章 分布式文件系统389

13.1.2目录服务器接口391

13.1.3文件共享的语义394

13.2分布式文件系统的实现396

13.2.1文件的使用396

13.2.2系统结构397

13.2.3缓存区处理400

13.2.4复制性404

13.2.5例子：Andrew文件系统407

13.2.6经验教训411

13.3分布式文件系统的发展趋势412

13.3.1新的硬件412

13.3.3广域网414

13.3.2可伸缩性414

13.3.4移动用户415

13.3.5容错415

13.4小结415

习题416

第14章 实例研究3:AMOEBA418

14.1Amoeba简介418

14.1.1Amoeba的历史418

14.1.2研究目的418

14.1.3Amoeba的体系结构419

14.1.4Amoeba微内核420

14.1.5Amoeba服务程序422

14.2Amoeba中的对象与权限字422

14.2.1权限字423

14.2.2对象的保护424

14.3Amoeba中的进程管理425

14.2.3标准操作425

14.3.1进程426

14.3.2线程427

14.4Amoeba的内存管理428

14.4.1段的管理428

14.4.2段的映像429

14.5Amoeba的通信429

14.5.1远程过程调用430

145.2Amoeba的组通信432

14.5.3快速局域网协议438

14.6.1文件服务器443

14.6Amoeba服务器443

14.6.2目录服务器446

14.6.3复制服务器449

14.6.4运行服务器449

14.6.5引导服务器451

14.6.6TCP/IP服务器451

14.6.7其他服务器451

14.7小结451

习题452

第15章 实例研究4:Mach操作系统453

15.1概述453

15.1.1Mach的历史453

15.1.3Mach的微内核454

15.1.2Mach的设计目标454

15.1.4Mach的BSDUNIX服务器455

15.2Mach中的进程管理456

15.2.1进程456

15.2.2线程458

15.2.3调度460

15.3Mach的存储管理462

15.3.1虚拟存储462

15.3.2内存共享464

15.3.3外部存储管理器466

15.3.4Mach的分布式共享内存469

15.4MACH中的通信469

15.4.1端口470

15.4.2发送和接收消息474

15.4.3网络信息服务器477

15.5Mach中的BSDUNIX仿真479

15.6Amoeba与Mach的比较480

15.6.1基本原理480

15.6.2对象481

15.6.3进程481

15.6.4存储模式482

15.6.5通信482

15.66服务程序483

15.7小结484

习题484

附录A 阅读材料及参考文献486

附录B C语言简介494