編輯推薦:

本書的目的是使讀者熟悉現(xiàn)代操作系統(tǒng)的設計原理和實現(xiàn)問題，因此單純講述概念和理論遠遠不夠。為說明這些概念，同時將它們與真實世界中不得不做出的設計選擇相關聯(lián)，本書選擇了4個操作系統(tǒng)作為實例：

◆ Windows 8：用于個人計算機、工作站和服務器的多任務操作系統(tǒng)。它融入了很多操作系統(tǒng)發(fā)展的*新技術。此外，Windows是*早采用面向對象原理進行設計的重要商業(yè)操作系統(tǒng)之一。本書涵蓋了Windows*新版本所采用的技術，包括Windows 8。

◆ Android：Android是為嵌入式設備特別是手機量身定做的，主要是為了滿足嵌入式環(huán)境的獨特需求。本書介紹了Android的內核信息。

◆ UNIX：*初是為小型計算機設計的多用戶操作系統(tǒng)，但后來廣泛用于從微機到超級計算機的各種機器中。本書采用若干版本的UNIX作為實例。FreeBSD融合了很多的現(xiàn)代特征，是一個廣泛應用的操作系統(tǒng)；Solaris是一個廣泛應用的商業(yè)版UNIX系統(tǒng)。

◆ Linux：一個非常普及且源代碼開放的UNIX版本。

選擇這些操作系統(tǒng)的原因是它們之間存在相關性，同時它們也具有代表性。關于這些實例操作系統(tǒng)的討論貫穿全書，而非集中于某一章或附錄部分。因此在討論并發(fā)性時，會描述每個實例操作系統(tǒng)的并發(fā)機制，并探討各種設計選擇的動機。采用真實的例子可加深讀者對相關章節(jié)中設計概念的理解。為方便起見，讀者也可在在線文檔中查閱所有實例操作系統(tǒng)的資料。

內容簡介:

本書既是關于操作系統(tǒng)概念、結構和機制的教材，目的是盡可能清楚和全面地展示現(xiàn)代操作系統(tǒng)的本質和特點；也是講解操作系統(tǒng)的經(jīng)典教材，不僅系統(tǒng)地講述了操作系統(tǒng)的基本概念、原理和方法，而且以當代*流行的操作系統(tǒng)Windows 8、UNIX、Android、Linux為例，展現(xiàn)了當代操作系統(tǒng)的本質和特點。全書共分背景知識、進程、內存、調度、輸入/輸出和文件、嵌入式系統(tǒng)六部分，內容包括計算機系統(tǒng)概述、操作系統(tǒng)概述、進程描述和控制、線程、并發(fā)性：互斥和同步、并發(fā)：死鎖和饑餓、內存管理、虛擬內存、單處理器調度、多處理器和實時調度、I/O管理和磁盤調度、文件管理、嵌入式操作系統(tǒng)、虛擬機、計算機安全技術、分布式處理、客戶/服務器和集群等。此外，本書配套網(wǎng)站提供了及時、生動的材料。

作者簡介:

　　陳向群，北京大學信息科學技術學院計算機科學技術系教授，博士生導師，主要研究領域為軟件需求工程、知識工程、基于知識的軟件工程、面向服務的計算。 

　　

　　William Stallings：美國圣母大學電子工程學士，麻省理工學院計算機科學博士，《密碼術》期刊編委。美國多家高科技公司執(zhí)行總監(jiān)，政府機構、計算機軟/硬件供應商顧問；曾為各種計算機和操作系統(tǒng)設計并實現(xiàn)TCP/IP和OSI協(xié)議套件；創(chuàng)建并維護了計算機科學專業(yè)學生資源網(wǎng)站ComputerScienceStudent.com。出版圖書17種，內容涉及計算機安全、計算機網(wǎng)絡和計算機系統(tǒng)結構等；在《IEEE進展》《ACM計算評論》和《密碼術》等期刊上發(fā)表文章多篇；先后12次獲美國年度*佳計算機科學教科書獎和學術作者協(xié)會獎。

目錄:第0章 讀者與教師指南 1
0．1 本書概述 1
0．2 實例系統(tǒng) 1
0．3 讀者和教師的路線圖 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 計算機系統(tǒng)概述 6
1．1 基本構成 6
1．2 微處理器的發(fā)展 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 12
1．4．3 多個中斷 14
1．5 存儲器的層次結構 15
1．6 高速緩存 17
1．6．1 動機 18
1．6．2 高速緩存原理 18
1．6．3 高速緩存設計 19
1．7 直接內存存取 20
1．8 多處理器和多核計算機組織結構 21
1．8．1 對稱多處理器 21
1．8．2 多核計算機 23
1．9 推薦讀物 23
1．10 關鍵術語、復習題和習題 24
1．10．1 關鍵術語 24
1．10．2 復習題 24
1．10．3 習題 24
附錄1A 兩級存儲器的性能特征 26
第2章 操作系統(tǒng)概述 31
2．1 操作系統(tǒng)的目標和功能 31
2．1．1 作為用戶/計算機接口的
操作系統(tǒng) 31
2．1．2 作為資源管理器的操作系統(tǒng) 32
2．1．3 操作系統(tǒng)的易擴展性 33
2．2 操作系統(tǒng)的發(fā)展史 34
2．2．1 串行處理 34
2．2．2 簡單批處理系統(tǒng) 34
2．2．3 多道批處理系統(tǒng) 36
2．2．4 分時系統(tǒng) 38
2．3 主要成就 40
2．3．1 進程 40
2．3．2 內存管理 42
2．3．3 信息保護和安全 43
2．3．4 調度和資源管理 44
2．4 現(xiàn)代操作系統(tǒng)的特征 45
2．5 容錯性 47
2．5．1 基本概念 47
2．5．2 錯誤 48
2．5．3 操作系統(tǒng)機制 48
2．6 多處理器和多核操作系統(tǒng)
設計考慮因素 49
2．6．1 對稱多處理器操作系統(tǒng)設計
考慮因素 49
2．6．2 多核操作系統(tǒng)設計考慮因素 49
2．7 微軟Windows系統(tǒng)簡介 51
2．7．1 背景 51
2．7．2 體系結構 51
2．7．3 客戶-服務器模型 53
2．7．4 線程和SMP 54
2．7．5 Windows對象 54
2．8 傳統(tǒng)的UNIX系統(tǒng) 55
2．8．1 歷史 55
2．8．2 描述 56
2．9 現(xiàn)代UNIX系統(tǒng) 57
2．9．1 System V Release 4（SVR4） 58
2．9．2 BSD 58
2．9．3 Solaris 10 58
2．10 Linux操作系統(tǒng) 58
2．10．1 歷史 58
2．10．2 模塊結構 59
2．10．3 內核組件 60
2．11 Android 62
2．11．1 Android軟件體系結構 63
2．11．2 Android系統(tǒng)體系結構 64
2．11．3 活動 65
2．11．4 電源管理 65
2．12 推薦讀物和動畫 66
2．13 關鍵術語、復習題和習題 67
2．13．1 關鍵術語 67
2．13．2 復習題 67
2．13．3 習題 67

第二部分 進程

第3章 進程描述和控制 70
3．1 什么是進程 70
3．1．1 背景 70
3．1．2 進程和進程控制塊 71
3．2 進程狀態(tài) 72
3．2．1 兩狀態(tài)進程模型 73
3．2．2 進程的創(chuàng)建和終止 74
3．2．3 五狀態(tài)模型 75
3．2．4 被掛起的進程 78
3．3 進程描述 81
3．3．1 操作系統(tǒng)的控制結構 82
3．3．2 進程控制結構 82
3．4 進程控制 86
3．4．1 執(zhí)行模式 86
3．4．2 進程創(chuàng)建 87
3．4．3 進程切換 88
3．5 操作系統(tǒng)的執(zhí)行 90
3．5．1 無進程內核 90
3．5．2 在用戶進程內運行 90
3．5．3 基于進程的操作系統(tǒng) 91
3．6 UNIX SVR4進程管理 91
3．6．1 進程狀態(tài) 92
3．6．2 進程描述 93
3．6．3 進程控制 94
3．7 小結 95
3．8 推薦讀物和動畫 95
3．9 關鍵術語、復習題和習題 95
3．9．1 關鍵術語 95
3．9．2 復習題 96
3．9．3 習題 96
第4章 線程 99
4．1 進程和線程 99
4．1．1 多線程 99
4．1．2 線程的功能 102
4．2 線程分類 103
4．2．1 用戶級和內核級線程 103
4．2．2 其他方案 106
4．3 多核和多線程 107
4．3．1 多核系統(tǒng)上的軟件性能 107
4．3．2 應用示例：Valve游戲軟件 109
4．4 Windows 8的進程和線程管理 110
4．4．1 Windows 8中的變化 111
4．4．2 Windows進程 111
4．4．3 進程對象和線程對象 112
4．4．4 多線程 113
4．4．5 線程狀態(tài) 113
4．4．6 對操作系統(tǒng)子系統(tǒng)的支持 114
4．5 Solaris的線程和SMP管理 114
4．5．1 多線程體系結構 114
4．5．2 動機 115
4．5．3 進程結構 115
4．5．4 線程的執(zhí)行 116
4．5．5 把中斷當作線程 117
4．6 Linux的進程和線程管理 118
4．6．1 Linux任務 118
4．6．2 Linux線程 119
4．6．3 Linux命名空間 120
4．7 Android的進程和線程管理 121
4．7．1 安卓應用 121
4．7．2 活動 121
4．7．3 進程和線程 122
4．8 Mac OS X的GCD技術 123
4．9 小結 124
4．10 推薦讀物 125
4．11 關鍵術語、復習題和習題 125
4．11．1 關鍵術語 125
4．11．2 復習題 125
4．11．3 習題 125
第5章 并發(fā)性：互斥和同步 129
5．1 并發(fā)的原理 130
5．1．1 一個簡單的例子 130
5．1．2 競爭條件 132
5．1．3 操作系統(tǒng)關注的問題 132
5．1．4 進程的交互 133
5．1．5 互斥的要求 135
5．2 互斥：硬件的支持 136
5．2．1 中斷禁用 136
5．2．2 專用機器指令 136
5．3 信號量 138
5．3．1 互斥 141
5．3．2 生產(chǎn)者/消費者問題 142
5．3．3 信號量的實現(xiàn) 146
5．4 管程 147
5．4．1 使用信號的管程 147
5．4．2 使用通知和廣播的管程 149
5．5 消息傳遞 151
5．5．1 同步 151
5．5．2 尋址 152
5．5．3 消息格式 153
5．5．4 排隊原則 154
5．5．5 互斥 154
5．6 讀者/寫者問題 155
5．6．1 讀者優(yōu)先 156
5．6．2 寫者優(yōu)先 156
5．7 小結 158
5．8 推薦讀物和動畫 159
5．9 關鍵術語、復習題和習題 160
5．9．1 關鍵術語 160
5．9．2 復習題 160
5．9．3 習題 160
第6章 并發(fā)：死鎖和饑餓 170
6．1 死鎖原理 170
6．1．1 可重用資源 173
6．1．2 可消耗資源 174
6．1．3 資源分配圖 174
6．1．4 死鎖的條件 175
6．2 死鎖預防 176
6．2．1 互斥 176
6．2．2 占有且等待 176
6．2．3 不可搶占 176
6．2．4 循環(huán)等待 177
6．3 死鎖避免 177
6．3．1 進程啟動拒絕 177
6．3．2 資源分配拒絕 178
6．4 死鎖檢測 181
6．4．1 死鎖檢測算法 181
6．4．2 恢復 182
6．5 一種綜合的死鎖策略 182
6．6 哲學家就餐問題 183
6．6．1 基于信號量的解決方案 183
6．6．2 基于管程的解決方案 184
6．7 UNIX并發(fā)機制 185
6．7．1 管道 186
6．7．2 消息 186
6．7．3 共享內存 186
6．7．4 信號量 186
6．7．5 信號 187
6．8 Linux內核并發(fā)機制 187
6．8．1 原子操作 188
6．8．2 自旋鎖 189
6．8．3 信號量 190
6．8．4 屏障 191
6．9 Solaris線程同步原語 192
6．9．1 互斥鎖 193
6．9．2 信號量 193
6．9．3 多讀者/單寫者鎖 193
6．9．4 條件變量 193
6．10 Windows 7的并發(fā)機制 194
6．10．1 等待函數(shù) 194
6．10．2 分派器對象 194
6．10．3 臨界區(qū) 195
6．10．4 輕量級讀寫鎖和條件變量 195
6．10．5 鎖無關同步機制 196
6．11 Android進程間通信 196
6．12 小結 197
6．13 推薦讀物和動畫 197
6．14 關鍵術語、復習題和習題 198
6．14．1 關鍵術語 198
6．14．2 復習題 198
6．14．3 習題 198







第三部分 內存

第7章 內存管理 204
7．1 內存管理的需求 204
7．1．1 重定位 204
7．1．2 保護 205
7．1．3 共享 205
7．1．4 邏輯組織 205
7．1．5 物理組織 206
7．2 內存分區(qū) 206
7．2．1 固定分區(qū) 207
7．2．2 動態(tài)分區(qū) 208
7．2．3 伙伴系統(tǒng) 210
7．2．4 重定位 212
7．3 分頁 212
7．4 分段 215
7．5 小結 216
7．6 推薦讀物和動畫 216
7．7 關鍵術語、復習題和習題 216
7．7．1 關鍵術語 216
7．7．2 復習題 217
7．7．3 習題 217
附錄7A 加載和鏈接 219
第8章 虛擬內存 223
8．1 硬件和控制結構 223
8．1．1 局部性和虛擬內存 224
8．1．2 分頁 225
8．1．3 分段 232
8．1．4 段頁式 232
8．1．5 保護和共享 233
8．2 操作系統(tǒng)軟件 234
8．2．1 讀取策略 235
8．2．2 放置策略 235
8．2．3 置換策略 235
8．2．4 駐留集管理 239
8．2．5 清除策略 243
8．2．6 加載控制 244
8．3 UNIX和Solaris內存管理 245
8．3．1 分頁系統(tǒng) 245
8．3．2 內核內存分配器 247
8．4 Linux內存管理 249
8．4．1 虛擬內存 249
8．4．2 內核內存分配 250
8．5 Windows內存管理 251
8．5．1 Windows虛擬地址映射 251
8．5．2 Windows分頁 251
8．5．3 Windows 8交換 252
8．6 Android內存管理 252
8．7 小結 252
8．8 推薦讀物和動畫 253
8．9 關鍵術語、復習題和習題 253
8．9．1 關鍵術語 253
8．9．2 復習題 254
8．9．3 習題 254

第四部分 調度

第9章 單處理器調度 258
9．1 處理器調度的類型 258
9．1．1 長程調度 259
9．1．2 中程調度 260
9．1．3 短程調度 260
9．2 調度算法 260
9．2．1 短程調度規(guī)則 260
9．2．2 優(yōu)先級的使用 261
9．2．3 選擇調度策略 262
9．2．4 性能比較 268
9．2．5 公平共享調度 272
9．3 傳統(tǒng)的UNIX調度 273
9．4 小結 274
9．5 推薦讀物和動畫 275
9．6 關鍵術語、復習題和習題 275
9．6．1 關鍵術語 275
9．6．2 復習題 275
9．6．3 習題 276
第10章 多處理器和實時調度 279
10．1 多處理器調度 279
10．1．1 粒度 279
10．1．2 設計問題 280
10．1．3 進程調度 281
10．1．4 線程調度 283
10．1．5 多核線程調度 286
10．2 實時調度 287
10．2．1 背景 287
10．2．2 實時操作系統(tǒng)的特點 288
10．2．3 實時調度 290
10．2．4 限期調度 291
10．2．5 速率單調調度 294
10．2．6 優(yōu)先級反轉 295
10．3 Linux調度 297
10．3．1 實時調度 297
10．3．2 非實時調度 298
10．4 UNIX SVR4調度 300
10．5 FreeBSD調度程序 301
10．5．1 優(yōu)先級 301
10．5．2 對稱多處理器與多核支持 301
10．6 Windows調度 303
10．6．1 進程和線程優(yōu)先級 303
10．6．2 多處理器調度 304
10．7 小結 305
10．8 推薦讀物 305
10．9 關鍵術語、復習題和習題 305
10．9．1 關鍵術語 305
10．9．2 復習題 306
10．9．3 習題 306

第五部分 輸入/輸出和文件

第11章 I/O管理和磁盤調度 310
11．1 I/O設備 310
11．2 I/O功能的組織 311
11．2．1 I/O功能的發(fā)展 312
11．2．2 直接存儲器訪問 312
11．3 操作系統(tǒng)設計問題 314
11．3．1 設計目標 314
11．3．2 I/O功能的邏輯結構 314
11．4 I/O緩沖 315
11．4．1 單緩沖 316
11．4．2 雙緩沖 317
11．4．3 循環(huán)緩沖 317
11．4．4 緩沖的作用 317
11．5 磁盤調度 317
11．5．1 磁盤性能參數(shù) 317
11．5．2 磁盤調度策略 319
11．6 RAID 322
11．6．1 RAID級別0 325
11．6．2 RAID級別1 325
11．6．3 RAID級別2 326
11．6．4 RAID級別3 326
11．6．5 RAID級別4 327
11．6．6 RAID級別5 328
11．6．7 RAID級別6 328
11．7 磁盤高速緩存 328
11．7．1 設計考慮因素 328
11．7．2 性能考慮因素 329
11．8 UNIX SVR 4 I/O 331
11．8．1 緩沖區(qū)高速緩沖 331
11．8．2 字符隊列 332
11．8．3 無緩沖I/O 332
11．8．4 UNIX設備 332
11．9 Linux I/O 333
11．9．1 磁盤調度 333
11．9．2 Linux頁面緩存 334
11．10 Windows I/O 335
11．10．1 基本I/O機制 335
11．10．2 異步I/O和同步I/O 335
11．10．3 軟件RAID 336
11．10．4 卷影復制 336
11．10．5 卷加密 336
11．11 小結 336
11．12 推薦讀物和動畫 337
11．13 關鍵術語、復習題和習題 338
11．13．1 關鍵術語 338
11．13．2 復習題 338
11．13．3 習題 338
第12章 文件管理 340
12．1 概述 340
12．1．1 文件和文件系統(tǒng) 340
12．1．2 文件結構 341
12．1．3 文件管理系統(tǒng) 342
12．2 文件組織和訪問 344
12．2．1 堆 345
12．2．2 順序文件 345
12．2．3 索引順序文件 345
12．2．4 索引文件 346
12．2．5 直接文件或散列文件 346
12．3 B樹 347
12．4 文件目錄 349
12．4．1 內容 349
12．4．2 結構 350
12．4．3 命名 351
12．5 文件共享 352
12．5．1 訪問權限 352
12．5．2 同時訪問 353
12．6 記錄組塊 353
12．7 輔存管理 354
12．7．1 文件分配 354
12．7．2 空閑空間管理 357
12．7．3 卷 358
12．7．4 可靠性 358
12．8 UNIX文件管理 359
12．8．1 索引節(jié)點 359
12．8．2 文件分配 361
12．8．3 目錄 362
12．8．4 卷結構 362
12．9 Linux虛擬文件系統(tǒng) 362
12．9．1 超級塊對象 363
12．9．2 索引節(jié)點對象 364
12．9．3 目錄項對象 364
12．9．4 文件對象 364
12．9．5 緩存 364
12．10 Windows文件系統(tǒng) 365
12．10．1 NTFS的重要特征 365
12．10．2 NTFS卷和文件結構 366
12．10．3 可恢復性 367
12．11 Android文件系統(tǒng) 368
12．11．1 文件系統(tǒng) 368
12．11．2 SQLite 369
12．12 小結 369
12．13 推薦讀物 370
12．14 關鍵術語、復習題和習題 370
12．14．1 關鍵術語 370
12．14．2 復習題 370
12．14．3 習題 371

第六部分 嵌入式系統(tǒng)

第13章 嵌入式操作系統(tǒng) 374
13．1 嵌入式系統(tǒng) 374
13．2 嵌入式操作系統(tǒng)的特點 375
13．2．1 移植現(xiàn)有商業(yè)操作系統(tǒng) 375
13．2．2 為特定目的構建的嵌入式
操作系統(tǒng) 376
13．3 嵌入式Linux 376
13．3．1 內核大小 376
13．3．2 編譯 376
13．3．3 嵌入式Linux文件系統(tǒng) 377
13．3．4 嵌入式Linux的優(yōu)點 377
13．3．5 Android 377
13．4 TinyOS 377
13．4．1 無線傳感器網(wǎng)絡 378
13．4．2 TinyOS的目標 378
13．4．3 TinyOS的組件 379
13．4．4 TinyOS的調度程序 381
13．4．5 配置示例 381
13．4．6 TinyOS的資源接口 383
13．5 推薦讀物 384
13．6 關鍵術語、復習題和習題 384
13．6．1 關鍵術語 384
13．6．2 復習題 385
13．6．3 習題 385
第14章 虛擬機 387
14．1 虛擬化方法 388
14．2 處理器問題 390
14．3 內存管理 391
14．4 輸入/輸出管理 392
14．5 VMware ESXi 393
14．6 微軟Hyper-V與Xen系列 395
14．7 Java虛擬機 396
14．8 Linux VServer虛擬機架構 396
14．8．1 架構 396
14．8．2 進程調度 397
14．9 Android虛擬機 398
14．9．1 dex文件系統(tǒng) 398
14．9．2 Zygote 399
14．10 小結 399
14．11 推薦讀物 399
14．12 關鍵術語、復習題和習題 400
14．12．1 關鍵術語 400
14．12．2 復習題 400
14．12．3 習題 400
第15章 計算機安全技術 401
15．1 入侵者與惡意軟件 401
15．1．1 系統(tǒng)訪問威脅 401
15．1．2 應對措施 402
15．2 緩沖區(qū)溢出 404
15．2．1 緩沖區(qū)溢出攻擊 404
15．2．2 編譯時防御 406
15．2．3 運行時防御 408
15．3 訪問控制 409
15．3．1 文件系統(tǒng)訪問控制 409
15．3．2 訪問控制策略 410
15．4 UNIX訪問控制 414
15．4．1 傳統(tǒng)UNIX文件訪問控制 414
15．4．2 UNIX中的訪問控制列表 416
15．5 操作系統(tǒng)加固 416
15．5．1 操作系統(tǒng)安裝：初始安裝
與后續(xù)更新 417
15．5．2 刪除不必要的服務、應用
與協(xié)議 417
15．5．3 對用戶、組和認證過程
進行配置 418
15．5．4 對資源控制進行配置 418
15．5．5 安裝額外的安全控制工具 418
15．5．6 對系統(tǒng)安全進行測試 419
15．6 安全性維護 419
15．6．1 記錄日志 419
15．6．2 數(shù)據(jù)備份和存檔 419
15．7 Windows安全性 420
15．7．1 訪問控制方案 420
15．7．2 訪問令牌 421
15．7．3 安全描述符 421
15．8 小結 423
15．9 推薦讀物 424
15．10 關鍵術語、復習題和習題 424
15．10．1 關鍵術語 424
15．10．2 復習題 424
15．10．3 習題 424
第16章 分布式處理、客戶-服務器
和集群 426
16．1 客戶-服務器計算 426
16．1．1 什么是客戶-服務器計算 426
16．1．2 客戶-服務器應用 427
16．1．3 中間件 431
16．2 分布式消息傳遞 433
16．2．1 可靠性與不可靠性 434
16．2．2 阻塞與無阻塞 434
16．3 遠程過程調用 434
16．3．1 參數(shù)傳遞 435
16．3．2 參數(shù)表示 436
16．3．3 客戶-服務器綁定 436
16．3．4 同步和異步 436
16．3．5 面向對象機制 437
16．4 集群 437
16．4．1 集群的配置 437
16．4．2 操作系統(tǒng)設計問題 439
16．4．3 集群計算機架構 440
16．4．4 集群與對稱多處理器 441
16．5 Windows集群服務器 441
16．6 Beowulf和Linux集群 442
16．6．1 Beowulf特性 442
16．6．2 Beowulf軟件 443
16．7 小結 443
16．8 推薦讀物 444
16．9 關鍵術語、復習題和習題 444
16．9．1 關鍵術語 444
16．9．2 復習題 445
16．9．3 習題 445
附錄A 并發(fā)主題 446
附錄B 編程和操作系統(tǒng)項目 460
參考文獻 464