目录： 第0章 读者与教师指南 1 0.1 本书概述 1 0.2 实例系统 1 0.3 读者和教师的学习路线图 2 0.4 互联网和网站资源 3 第一部分 背景知识 第1章 计算机系统概述 6 1.1 基本构成 6 1.2 微处理器的发展演化 7 1.3 指令的执行 8 1.4 中断 10 1.4.1 中断和指令周期 11 1.4.2 中断处理 14 1.4.3 多个中断 16 1.5 存储器的层次结构 17 1.6 高速缓存 19 1.6.1 动机 19 1.6.2 高速缓存原理 20 1.6.3 高速缓存设计 22 1.7 直接内存存取 22 1.8 多处理器和多核计算机组织结构 23 1.8.1 对称多处理器 24 1.8.2 多核计算机 25 1.9 推荐读物和网站 26 1.10 关键术语、复习题和习题 26 1.10.1 关键术语 26 1.10.2 复习题 26 1.10.3 习题 27 附录1A 两级存储器的性能特征 29 第2章 操作系统概述 34 2.1 操作系统的目标和功能 34 2.1.1 作为用户/计算机接口的操作系统 35 2.1.2 作为资源管理器的操作系统 36 2.1.3 操作系统的易扩展性 37 2.2 操作系 统的发展 37 2.2.1 串行处理 38 2.2.2 简单批处理系统 38 2.2.3 多道批处理系统 40 2.2.4 分时系统 42 2.3 主要的成就 44 2.3.1 进程 44 2.3.2 内存管理 47 2.3.3 信息保护和安全 48 2.3.4 调度和资源管理 49 2.4 现代操作系统的特征 50 2.5 虚拟机 52 2.5.1 虚拟机和虚拟化 52 2.5.2 虚拟机架构 53 2.6 针对多处理器和多核的操作系统设计考虑因素 54 2.6.1 对称多处理器计算机的操作系统设计考虑因素 54 2.6.2 多核计算机的操作系统设计考虑因素 55 2.7 微软Windows系统简介 56 2.7.1 历史 56 2.7.2 现代操作系统 57 2.7.3 体系结构 57 2.7.4 客户/服务器模型 60 2.7.5 线程和SMP 61 2.7.6 Windows对象 61 2.7.7 Windows 7中的新特性 62 2.8 传统的UNIX系统 63 2.8.1 历史 63 2.8.2 描述 64 2.9 现代UNIX系统 65 2.9.1 System V版本4(简称SVR4) 65 2.9.2 BSD 66 2.9.3 Solaris 10 66 2.10 Linux操作系统 66 2.10.1 历史 66 2.10.2 模块结构 67 2.10.3 内核组件 69 2.11 Linux Vserver虚机器结构 71 2.12 推荐读物和网站 72 2.13 关键术语、复习题和习题 73 2.13.1 关键术语 73 2.13.2 复习题 74 2.13.3 习题 74 第二部分 进程 第3章 进程描述和控制 78 3.1 什么是进程 79 3.1.1 背景 79 3.1.2 进程和进程控制块 79 3.2 进程状态 80 3.2.1 两状态进程模型 82 3.2.2 进程的创建和终止 83 3.2.3 五状态模型 84 3.2.4 被挂起的进程 87 3.3 进程描述 91 3.3.1 操作系统的控制结构 91 3.3.2 进程控制结构 92 3.4 进程控制 96 3.4.1 执行模式 96 3.4.2 进程创建 97 3.4.3 进程切换 98 3.5 操作系统的执行 99 3.5.1 无进程的内核 100 3.5.2 在用户进程中执行 100 3.5.3 基于进程的操作系统 101 3.6 安全问题 101 3.6.1 系统访问威胁 102 3.6.2 对抗措施 103 3.7 UNIX SVR4进程管理 104 3.7.1 进程状态 104 3.7.2 进程描述 106 3.7.3 进程控制 107 3.8 小结 108 3.9 推荐读物 108 3.10 关键术语、复习题和习题 108 3.10.1 关键术语 108 3.10.2 复习题 109 3.10.3 习题 109 第4章 线程 112 4.1 进程和线程 112 4.1.1 多线程 112 4.1.2 线程功能特性 115 4.2 线程分类 116 4.2.1 用户级和内核级线程 116 4.2.2 其他方案 119 4.3 多核和多线程 120 4.3.1 多核系统上的软件性能 121 4.3.2 应用示例:Valve游戏软件 121 4.4 Windows 7线程和SMP管理 124 4.4.1 进程对象和线程对象 125 4.4.2 多线程 126 4.4.3 线程状态 126 4.4.4 对OS子系统的支持 127 4.4.5 对称多处理的支持 128 4.5 Solaris的线程和SMP管理 128 4.5.1 多线程体系结构 128 4.5.2 动机 129 4.5.3 进程结构 129 4.5.4 线程的执行 130 4.5.5 把中断当做线程 131 4.6 Linux的进程和线程管理 131 4.6.1 Linux任务 131 4.6.2 Linux线程 133 4.7 Mac OS X的GCD技术 134 4.8 小结 135 4.9 推荐读物 136 4.10 关键术语、复习题和习题 136 4.10.1 关键术语 136 4.10.2 复习题 136 4.10.3 习题 136 第5章 并发性:互斥和同步 140 5.1 并发的原理 141 5.1.1 一个简单的例子 142 5.1.2 竞争条件 143 5.1.3 操作系统关注的问题 143 5.1.4 进程的交互 144 5.1.5 互斥的要求 146 5.2 互斥:硬件的支持 147 5.2.1 中断禁用 147 5.2.2 专用机器指令 147 5.3 信号量 149 5.3.1 互斥 153 5.3.2 生产者/消费者问题 154 5.3.3 信号量的实现 157 5.4 管程 159 5.4.1 使用信号的管程 159 5.4.2 使用通知和广播的管程 162 5.5 消息传递 163 5.5.1 同步 164 5.5.2 寻址 165 5.5.3 消息格式 166 5.5.4 排队原则 166 5.5.5 互斥 166 5.6 读者/写者问题 167 5.6.1 读者优先 168 5.6.2 写者优先 168 5.7 小结 171 5.8 推荐读物 171 5.9 关键术语、复习题和习题 172 5.9.1 关键术语 172 5.9.2 复习题 173 5.9.3 习题 173 第6章 并发:死锁和饥饿 183 6.1 死锁原理 183 6.1.1 可重用资源 186 6.1.2 可消耗资源 187 6.1.3 资源分配图 188 6.1.4 死锁的条件 189 6.2 死锁预防 190 6.2.1 互斥 190 6.2.2 占有且等待 190 6.2.3 不可抢占 190 6.2.4 循环等待 190 6.3 死锁避免 191 6.3.1 进程启动拒绝 191 6.3.2 资源分配拒绝 192 6.4 死锁检测 195 6.4.1 死锁检测算法 195 6.4.2 恢复 196 6.5 一种综合的死锁策略 196 6.6 哲学家就餐问题 197 6.6.1 基于信号量解决方案 197 6.6.2 基于管程解决方案 198 6.7 UNIX的并发机制 199 6.7.1 管道 200 6.7.2 消息 200 6.7.3 共享内存 200 6.7.4 信号量 200 6.7.5 信号 201 6.8 Linux内核并发机制 202 6.8.1 原子操作 202 6.8.2 自旋锁 203 6.8.3 信号量 204 6.8.4 屏障 205 6.9 Solaris线程同步原语 206 6.9.1 互斥锁 207 6.9.2 信号量 207 6.9.3 多读者/单写者锁 207 6.9.4 条件变量 208 6.10 Windows 7并发机制 208 6.10.1 等待函数 208 6.10.2 分派器对象 209 6.10.3 临界区 209 6.10.4 轻量级读者-写者锁和条件变量 210 6.10.5 锁无关同步机制 210 6.11 小结 210 6.12 推荐读物 211 6.13 关键术语、复习题和习题 211 6.13.1 关键术语 211 6.13.2 复习题 212 6.13.3 习题 212 第三部分 内存 第7章 内存管理 218 7.1 内存管理的需求 218 7.1.1 重定位 219 7.1.2 保护 219 7.1.3 共享 219 7.1.4 逻辑组织 220 7.1.5 物理组织 220 7.2 内存分区 220 7.2.1 固定分区 221 7.2.2 动态分区 223 7.2.3 伙伴系统 225 7.2.4 重定位 227 7.3 分页 228 7.4 分段 230 7.5 安全问题 231 7.5.1 缓冲区溢出攻击 231 7.5.2 预防缓冲区溢出 234 7.6 小结 234 7.7 推荐读物 234 7.8 关键术语、复习题和习题 235 7.8.1 关键术语 235 7.8.2 复习题 235 7.8.3 习题 235 附录7A 加载和链接 237 第8章 虚拟内存 242 8.1 硬件和控制结构 242 8.1.1 局部性和虚拟内存 244 8.1.2 分页 244 8.1.3 分段 252 8.1.4 段页式 253 8.1.5 保护和共享 254 8.2 操作系统软件 255 8.2.1 读取策略 256 8.2.2 放置策略 256 8.2.3 置换策略 256 8.2.4 驻留集管理 261 8.2.5 清除策略 265 8.2.6 加载控制 266 8.3 UNIX和Solaris内存管理 267 8.3.1 分页系统 267 8.3.2 内核内存分配器 269 8.4 Linux内存管理 271 8.4.1 Linux虚拟内存 271 8.4.2 内核内存分配 272 8.5 Windows内存管理 272 8.5.1 Windows虚拟地址映射 272 8.5.2 Windows分页 273 8.6 小结 274 8.7 推荐读物和网站 274 8.8 关键术语、复习题和习题 275 8.8.1 关键术语 275 8.8.2 复习题 275 8.8.3 习题 275 第四部分 调度 第9章 单处理器调度 280 9.1 处理器调度的类型 280 9.1.1 长程调度 282 9.1.2 中程调度 282 9.1.3 短程调度 283 9.2 调度算法 283 9.2.1 短程调度准则 283 9.2.2 优先级的使用 284 9.2.3 选择调度策略 285 9.2.4 性能比较 292 9.2.5 公平共享调度 296 9.3 传统的UNIX调度 298 9.4 小结 299 9.5 推荐读物 300 9.6 关键术语、复习题和习题 300 9.6.1 关键术语 300 9.6.2 复习题 300 9.6.3 习题 301 第10章 多处理器和实时调度 304 10.1 多处理器调度 304 10.1.1 粒度 304 10.1.2 设计问题 305 10.1.3 进程调度 307 10.1.4 线程调度 308 10.2 实时调度 312 10.2.1 背景 312 10.2.2 实时操作系统的特点 312 10.2.3 实时调度 315 10.2.4 限期调度 315 10.2.5 速率单调调度 318 10.2.6 优先级反转 320 10.3 Linux调度 321 10.3.1 实时调度 321 10.3.2 非实时调度 322 10.4 UNIX SVR4调度 324 10.5 FreeBSD调度器 325 10.5.1 优先级 325 10.5.2 对称多处理器(SMP)与多核支持 326 10.6 Windows调度 328 10.6.1 进程和线程优先级 328 10.6.2 多处理器调度 329 10.7 Linux虚拟机进程调度 329 10.8 小结 330 10.9 推荐读物 330 10.10 关键术语、复习题和习题 331 10.10.1 关键术语 331 10.10.2 复习题 331 10.10.3 习题 331 第五部分 输入/输出和文件 第11章 I/O管理和磁盘调度 336 11.1 I/O设备 336 11.2 I/O功能的组织 337 11.2.1 I/O功能的发展 338 11.2.2 直接存储器访问 338 11.3 操作系统设计问题 340 11.3.1 设计目标 340 11.3.2 I/O功能的逻辑结构 340 11.4 I/O缓冲 341 11.4.1 单缓冲 342 11.4.2 双缓冲 343 11.4.3 循环缓冲 343 11.4.4 缓冲的作用 343 11.5 磁盘调度 344 11.5.1 磁盘性能参数 344 11.5.2 磁盘调度策略 346 11.6 RAID 349 11.6.1 RAID级别0 350 11.6.2 RAID级别1 352 11.6.3 RAID级别2 352 11.6.4 RAID级别3 353 11.6.5 RAID级别4 353 11.6.6 RAID级别5 354 11.6.7 RAID级别6 354 11.7 磁盘高速缓存 354 11.7.1 设计考虑因素 355 11.7.2 性能考虑因素 356 11.8 UNIX SVR4操作系统的I/O 357 11.8.1 缓冲区高速缓存 357 11.8.2 字符队列 358 11.8.3 无缓冲I/O 358 11.8.4 UNIX设备 359 11.9 Linux操作系统的I/O 359 11.9.1 磁盘调度 359 11.9.2 Linux页面缓存 361 11.10 Windows操作系统的I/O 361 11.10.1 基本I/O机制 361 11.10.2 异步I/O和同步I/O 362 11.10.3 软件RAID 362 11.10.4 卷影复制 363 11.10.5 卷加密 363 11.11 小结 363 11.12 推荐读物 363 11.13 关键术语、复习题和习题 364 11.13.1 关键术语 364 11.13.2 复习题 365 11.13.3 习题 365 第12章 文件管理 367 12.1 概述 367 12.1.1 文件和文件系统 367 12.1.2 文件结构 368 12.1.3 文件管理系统 369 12.2 文件组织和访问 371 12.2.1 堆 373 12.2.2 顺序文件 373 12.2.3 索引顺序文件 374 12.2.4 索引文件 374 12.2.5 直接文件或散列文件 375 12.3 B树 375 12.4 文件目录 377 12.4.1 内容 377 12.4.2 结构 378 12.4.3 命名 379 12.5 文件共享 380 12.5.1 访问权限 380 12.5.2 同时访问 381 12.6 记录组块 381 12.7 辅助存储管理 383 12.7.1 文件分配 383 12.7.2 空闲空间的管理 386 12.8 文件系统安全 389 12.9 UNIX文件管理 390 12.9.1 索引节点 390 12.9.2 文件分配 392 12.9.3 目录 392 12.9.4 卷结构 392 12.9.5 传统的UNIX文件访问控制 393 12.9.6 UNIX中的访问控制列表 394 12.10 Linux虚拟文件系统 395 12.10.1 超级块对象 396 12.10.2 索引节点对象 397 12.10.3 目录项对象 397 12.10.4 文件对象 397 12.11 Windows文件系统 397 12.11.1 NTFS的重要特征 398 12.11.2 NTFS卷和文件结构 398 12.11.3 可恢复性 400 12.12 小结 401 12.13 推荐读物 401 12.14 关键术语、复习题和习题 402 12.14.1 关键术语 402 12.14.2 复习题 402 12.14.3 习题 402 第六部分 嵌入式系统 第13章 嵌入式操作系统 406 13.1 嵌入式系统 406 13.2 嵌入式操作系统的特点 407 13.2.1 移植现有的商业操作系统 408 13.2.2 专用嵌入式操作系统 408 13.3 eCos 409 13.3.1 可配置性 409 13.3.2 eCos组件 411 13.3.3 eCos调度程序 413 13.3.4 eCos线程同步 415 13.4 TinyOS 419 13.4.1 无线传感器网络 419 13.4.2 TinyOS的目标 420 13.4.3 TinyOS的组件 421 13.4.4 TinyOS的调度程序 422 13.4.5 配置例子 423 13.4.6 TinyOS的资源接口 424 13.5 推荐读物和网站 425 13.6 关键术语、复习题和习题 426 13.6.1 关键术语 426 13.6.2 复习题 426 13.6.3 习题 427 第七部分 计算机安全 第14章 计算机安全威胁 430 14.1 计算机安全概念 430 14.2 威胁、攻击和资产 431 14.2.1 威胁和攻击 431 14.2.2 威胁和资产 432 14.3 入侵者 434 14.3.1 入侵者行为模式 435 14.3.2 入侵技术 436 14.4 恶意软件概述 437 14.4.1 后门 437 14.4.2 逻辑炸弹 438 14.4.3 特洛伊木马 438 14.4.4 移动代码 438 14.4.5 多威胁恶意软件 439 14.5 病毒、蠕虫与僵尸 439 14.5.1 病毒 439 14.5.2 蠕虫 443 14.5.3 僵尸 445 14.6 Rootkit 446 14.6.1 Rootkit安装 446 14.6.2 系统级调用攻击 447 14.7 推荐读物和网站 447 14.8 关键术语、复习题和习题 448 14.8.1 关键术语 448 14.8.2 复习题 449 14.8.3 习题 449 第15章 计算机安全技术 451 15.1 身份验证 451 15.1.1 基于密码的身份验证 451 15.1.2 基于令牌的身份验证 453 15.1.3 生物特征识别认证 454 15.2 访问控制 455 15.2.1 自主访问控制 456 15.2.2 基于角色的权限控制 458 15.3 入侵检测 460 15.3.1 基本原则 460 15.3.2 基于主机的入侵检测技术 461 15.3.3 审计记录 461 15.4 恶意软件防御 462 15.4.1 反病毒方法 462 15.4.2 蠕虫对策 465 15.4.3 自动代理程序对策 466 15.4.4 Rootkit对策 466 15.5 处理缓冲区溢出攻击 466 15.5.1 编译时防御 467 15.5.2 运行时防御 468 15.6 Windows 7安全性 469 15.6.1 访问控制方案 470 15.6.2 访问令牌 470 15.6.3 安全描述符 471 15.7 推荐读物和网站 473 15.8 关键术语、复习题和习题 474 15.8.1 关键术语 474 15.8.2 复习题 475 15.8.3 习题 475 第八部分 分布式系统 第16章 分布式处理、客户/服务器和集群系统 478 16.1 客户/服务器计算模型 478 16.1.1 什么是客户/服务器计算模型 478 16.1.2 客户/服务器模型的应用 479 16.1.3 中间件 484 16.2 面向服务的体系结构 485 16.3 分布式消息传递 487 16.3.1 可靠性与不可靠性 489 16.3.2 阻塞与无阻塞 489 16.4 远程过程调用 489 16.4.1 参数传递 490 16.4.2 参数表示 490 16.4.3 客户/服务器绑定 491 16.4.4 同步和异步 491 16.4.5 面向对象机制 491 16.5 集群 492 16.5.1 集群的配置 492 16.5.2 操作系统的设计问题 493 16.5.3 集群计算机的体系结构 494 16.5.4 集群与对称多处理器的比较 495 16.6 Windows集群服务器 495 16.7 Beowulf和Linux集群 497 16.7.1 Beowulf的特性 497 16.7.2 Beowulf软件 498 16.8 小结 498 16.9 推荐读物和网站 498 16.10 关键术语、复习题和习题 500 16.10.1 关键术语 500 16.10.2 复习题 500 16.10.3 习题 500 附录A 并发主题 502 附录B 编程和操作系统项目 516 术语表 520 参考书目 526