第1章   引論    1
1.1   什么是操作系統(tǒng)    2
1.1.1   作為擴(kuò)展機(jī)器的操作系統(tǒng)    2
1.1.2   作為資源管理者的操作系統(tǒng)    2
1.2   操作系統(tǒng)的歷史    3
1.2.1   第一代（1945～1955）：真空管和
插件板    3
1.2.2   第二代（1955～1965）：晶體管和
批處理系統(tǒng)    4
1.2.3   第三代（1965～1980）：集成電路和多道程序設(shè)計(jì)    5
1.2.4   第四代（1980～至今）：個(gè)人計(jì)算機(jī)    7
1.2.5   個(gè)體的重復(fù)發(fā)展    9
1.3   操作系統(tǒng)大觀    10
1.3.1   大型機(jī)操作系統(tǒng)    10
1.3.2   服務(wù)器操作系統(tǒng)    10
1.3.3   多處理機(jī)操作系統(tǒng)    10
1.3.4   個(gè)人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)    10
1.3.5   實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)    10
1.3.6   嵌入式操作系統(tǒng)    11
1.3.7   智能卡操作系統(tǒng)    11
1.4   計(jì)算機(jī)硬件介紹    11
1.4.1   處理器    11
1.4.2   存儲(chǔ)器    13
1.4.3   I/O設(shè)備    15
1.4.4   總線    17
1.5   操作系統(tǒng)概念    19
1.5.1   進(jìn)程    19
1.5.2   死鎖    20
1.5.3   存儲(chǔ)管理    21
1.5.4   輸入/輸出    21
1.5.5   文件    21
1.5.6   安全    23
1.5.7   shell    23
1.5.8   概念的重用    24
1.6   系統(tǒng)調(diào)用    25
1.6.1   用于進(jìn)程管理的系統(tǒng)調(diào)用26
1.6.2   用于文件管理的系統(tǒng)調(diào)用28
1.6.3   用于目錄管理的系統(tǒng)調(diào)用29
1.6.4   其他系統(tǒng)調(diào)用    30
1.6.5   Windows   Win32 API    30
1.7   操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)    32
1.7.1   單體系統(tǒng)    32
1.7.2   分層系統(tǒng)    33
1.7.3   虛擬機(jī)    33
1.7.4   外核    34
1.7.5   客戶機(jī)－服務(wù)器模型    35
1.8   有關(guān)操作系統(tǒng)的研究    36
1.9   本書其他部分概要    37
1.10   公制單位    37
1.11   小結(jié)    38
習(xí)題    38
第2章   進(jìn)程與線程    41
2.1  進(jìn)程    41
2.1.1   進(jìn)程模型    41
2.1.2   進(jìn)程的創(chuàng)建    42
2.1.3   進(jìn)程的終止    43
2.1.4   進(jìn)程的層次結(jié)構(gòu)    44
2.1.5   進(jìn)程的狀態(tài)    44
2.1.6   進(jìn)程的實(shí)現(xiàn)    45
2.2   線程    46
2.2.1   線程模型    46
2.2.2   線程的使用    48
2.2.3   在用戶空間中實(shí)現(xiàn)線程    51
2.2.4   在內(nèi)核中實(shí)現(xiàn)線程    53
2.2.5   混合實(shí)現(xiàn)    53
2.2.6   調(diào)度程序激活機(jī)制    54
2.2.7   彈出式線程    54
2.2.8   使單線程代碼多線程化    55
2.3   進(jìn)程間通信    57
2.3.1   競(jìng)爭(zhēng)條件    57
2.3.2   臨界區(qū)    58
2.3.3   忙等待的互斥    59
2.3.4   休眠與喚醒    61
2.3.5   信號(hào)量    63
2.3.6   互斥信號(hào)量    64
2.3.7   管程    65
2.3.8   消息傳遞    69
2.3.9   屏障    70
2.4   經(jīng)典的IPC問(wèn)題    71
2.4.1   哲學(xué)家就餐問(wèn)題    71
2.4.2   讀者-寫者問(wèn)題    73
2.4.3   睡眠理發(fā)師問(wèn)題    74
2.5   調(diào)度    75
2.5.1   調(diào)度介紹    76
2.5.2   批處理系統(tǒng)中的調(diào)度    79
2.5.3   交互式系統(tǒng)中的調(diào)度    81
2.5.4   實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的調(diào)度    84
2.5.5   策略和機(jī)制    85
2.5.6   線程調(diào)度    85
2.6   有關(guān)進(jìn)程和線程的研究    86
2.7   小結(jié)    87
習(xí)題    87
第3章   死鎖    91
3.1   資源    91
3.1.1   可搶占資源和不可搶占資源91
3.1.2   資源獲取    92
3.2   死鎖概述    93
3.2.1   死鎖的條件    93
3.2.2   死鎖建模    94
3.3   鴕鳥算法    95
3.4   死鎖檢測(cè)和死鎖恢復(fù)    96
3.4.1   每種類型一個(gè)資源的死鎖檢測(cè)96
3.4.2   每種類型多個(gè)資源的死鎖檢測(cè)97
3.4.3   從死鎖中恢復(fù)    99
3.5   死鎖避免    100
3.5.1   資源軌跡圖    100
3.5.2   安全狀態(tài)和不安全狀態(tài)    101
3.5.3   單個(gè)資源的銀行家算法    101
3.5.4   多個(gè)資源的銀行家算法    102
3.6   死鎖預(yù)防    103
3.6.1   破壞互斥條件    103
3.6.2   破壞占有和等待條件    103
3.6.3   破壞不可搶占條件    104
3.6.4   破壞循環(huán)等待條件    104
3.7   其他問(wèn)題    104
3.7.1   兩階段加鎖    105
3.7.2   非資源死鎖    105
3.7.3   饑餓    105
3.8   有關(guān)死鎖的研究    105
3.9   小結(jié)    106
習(xí)題    106
第4章   存儲(chǔ)管理    109
4.1   基本存儲(chǔ)管理    109
4.1.1   無(wú)交換或分頁(yè)的單道程序設(shè)計(jì)109
4.1.2   固定分區(qū)的多道程序設(shè)計(jì)110
4.1.3   建立多道程序設(shè)計(jì)模型    111
4.1.4   多道程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)的性能分析111
4.1.5   重定位和保護(hù)    112
4.2   交換    113
4.2.1   使用位圖的存儲(chǔ)管理    114
4.2.2   使用鏈表的存儲(chǔ)管理    115
4.3   虛擬存儲(chǔ)器    116
4.3.1   分頁(yè)    116
4.3.2   頁(yè)表    118
4.3.3   轉(zhuǎn)換檢測(cè)緩沖區(qū)    121
4.3.4   倒排頁(yè)表    122
4.4   頁(yè)面置換算法    123
4.4.1   最優(yōu)頁(yè)面置換算法    123
4.4.2   最近未使用頁(yè)面置換算法124
4.4.3   先進(jìn)先出頁(yè)面置換算法    124
4.4.4   第二次機(jī)會(huì)頁(yè)面置換算法125
4.4.5   時(shí)鐘頁(yè)面置換算法    125
4.4.6   最近最少使用頁(yè)面置換算法125
4.4.7   用軟件模擬LRU    126
4.4.8   工作集頁(yè)面置換算法    127
4.4.9   工作集時(shí)鐘頁(yè)面置換算法    129
4.4.10   頁(yè)面置換算法小結(jié)    130
4.5   建立頁(yè)面置換算法模型    131
4.5.1   Belady異常    131
4.5.2   棧式算法    131
4.5.3   距離字符串    133
4.5.4   頁(yè)面失效率預(yù)測(cè)    133
4.6   分頁(yè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問(wèn)題    133
4.6.1   局部分配策略與全局分配策略    134
4.6.2   負(fù)載控制    135
4.6.3   頁(yè)面大小    136
4.6.4   分離的指令空間和數(shù)據(jù)空間136
4.6.5   共享頁(yè)面    137
4.6.6   清除策略    138
4.6.7   虛擬存儲(chǔ)器接口    138
4.7   有關(guān)實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題    138
4.7.1   與分頁(yè)有關(guān)的操作系統(tǒng)    138
4.7.2   頁(yè)面失效處理    139
4.7.3   指令備份    139
4.7.4   鎖定內(nèi)存中的頁(yè)面    140
4.7.5   后備存儲(chǔ)    140
4.7.6   策略和機(jī)制的分離    141
4.8   分段    142
4.8.1   純分段的實(shí)現(xiàn)    144
4.8.2   分段和分頁(yè)結(jié)合：MULTICS144
4.8.3   分段和分頁(yè)結(jié)合：Intel Pentium146
4.9   有關(guān)存儲(chǔ)管理的研究    149
4.10   小結(jié)    149
習(xí)題    150
第5章   輸入/輸出    153
5.1   I/O硬件組成原理    153
5.1.1   I/O設(shè)備    153
5.1.2   設(shè)備控制器    153
5.1.3   內(nèi)存映射I/O    154
5.1.4   直接存儲(chǔ)器存取    156
5.1.5   重溫中斷    158
5.2   I/O軟件原理    160
5.2.1   I/O軟件的目標(biāo)    160
5.2.2   程序控制I/O    161
5.2.3   中斷驅(qū)動(dòng)I/O    162
5.2.4   使用DMA的I/O    163
5.3   I/O軟件層次    163
5.3.1   中斷處理程序    163
5.3.2   設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序    164
5.3.3   與設(shè)備無(wú)關(guān)的I/O軟件    166
5.3.4   用戶空間的I/O軟件    169
5.4   盤    170
5.4.1   盤的硬件    170
5.4.2   磁盤格式化    179
5.4.3   磁盤臂調(diào)度算法    181
5.4.4   錯(cuò)誤處理    183
5.4.5   穩(wěn)定存儲(chǔ)器    185
5.5   時(shí)鐘    187
5.5.1   時(shí)鐘硬件    187
5.5.2   時(shí)鐘軟件    187
5.5.3   軟定時(shí)器    189
5.6   面向字符的終端    190
5.6.1   RS-232終端硬件    190
5.6.2   輸入軟件    192
5.6.3   輸出軟件    194
5.7   圖形用戶界面    195
5.7.1   個(gè)人計(jì)算機(jī)鍵盤、鼠標(biāo)和顯示器硬件    195
5.7.2   輸入軟件    198
5.7.3   Windows輸出軟件    198
5.8   網(wǎng)絡(luò)終端    203
5.8.1   X Window系統(tǒng)    203
5.8.2   SLIM網(wǎng)絡(luò)終端    206
5.9   電源管理    207
5.9.1   硬件問(wèn)題    208
5.9.2   操作系統(tǒng)問(wèn)題    209
5.9.3   退化的操作    212
5.10   關(guān)于輸入/輸出的研究    212
5.11   小結(jié)    213
習(xí)題    213
第6章   文件系統(tǒng)    217
6.1   文件    217
6.1.1   文件命名    217
6.1.2   文件結(jié)構(gòu)    218
6.1.3   文件類型    219
6.1.4   文件存取    220
6.1.5   文件屬性    221
6.1.6   文件操作    221
6.1.7   使用文件系統(tǒng)調(diào)用的一個(gè)示例程序222
6.1.8   內(nèi)存映射文件    224
6.2   目錄    224
6.2.1   一級(jí)目錄系統(tǒng)    224
6.2.2   兩級(jí)目錄系統(tǒng)    225
6.2.3   層次目錄系統(tǒng)    225
6.2.4   路徑名    225
6.2.5   目錄操作    227
6.3   文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)    228
6.3.1   文件系統(tǒng)布局    228
6.3.2   文件的實(shí)現(xiàn)    228
6.3.3   目錄的實(shí)現(xiàn)    231
6.3.4   共享文件    233
6.3.5   磁盤空間管理    234
6.3.6   文件系統(tǒng)的可靠性    237
6.3.7   文件系統(tǒng)性能    242
6.3.8   日志結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)    244
6.4   文件系統(tǒng)實(shí)例    246
6.4.1   CD-ROM文件系統(tǒng)    246
6.4.2   CP/M文件系統(tǒng)    249
6.4.3   MS-DOS文件系統(tǒng)    250
6.4.4   Windows 98文件系統(tǒng)    252
6.4.5   UNIX V7文件系統(tǒng)    254
6.5   有關(guān)文件系統(tǒng)的研究    256
6.6   小結(jié)    256
習(xí)題    256
第7章   多媒體操作系統(tǒng)    259
7.1   多媒體簡(jiǎn)介    259
7.2   多媒體文件    261
7.2.1   音頻編碼    262
7.2.2   視頻編碼    263
7.3   視頻壓縮    265
7.3.1   JPEG標(biāo)準(zhǔn)    265
7.3.2   MPEG標(biāo)準(zhǔn)    267
7.4   多媒體進(jìn)程調(diào)度    268
7.4.1   調(diào)度同質(zhì)進(jìn)程    268
7.4.2   一般實(shí)時(shí)調(diào)度    268
7.4.3   速率單調(diào)調(diào)度    270
7.4.4   最早最終時(shí)限優(yōu)先調(diào)度    270
7.5   多媒體文件系統(tǒng)范型    272
7.5.1   VCR控制功能    272
7.5.2   近似視頻點(diǎn)播    273
7.5.3   具有VCR功能的近似視頻點(diǎn)播274
7.6   文件存放    276
7.6.1   在單個(gè)磁盤上存放文件    276
7.6.2   兩個(gè)替代的文件組織策略276
7.6.3   近似視頻點(diǎn)播的文件存放278
7.6.4   在單個(gè)磁盤上存放多個(gè)文件279
7.6.5   在多個(gè)磁盤上存放文件    281
7.7   高速緩存    282
7.7.1   塊高速緩存    282
7.7.2   文件高速緩存    283
7.8   多媒體磁盤調(diào)度    284
7.8.1   靜態(tài)磁盤調(diào)度    284
7.8.2   動(dòng)態(tài)磁盤調(diào)度    285
7.9   有關(guān)多媒體的研究    286
7.10   小結(jié)    286
習(xí)題    287
第8章   多處理機(jī)系統(tǒng)    289
8.1   多處理機(jī)    290
8.1.1   多處理機(jī)硬件    290
8.1.2   多處理機(jī)操作系統(tǒng)類型    294
8.1.3   多處理機(jī)同步    297
8.1.4   多處理機(jī)調(diào)度    299
8.2   多計(jì)算機(jī)    302
8.2.1   多計(jì)算機(jī)硬件    302
8.2.2   低層通信軟件    305
8.2.3   用戶層通信軟件    307
8.2.4   遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用    309
8.2.5   分布式共享存儲(chǔ)器    310
8.2.6   多計(jì)算機(jī)調(diào)度    313
8.2.7   負(fù)載平衡    313
8.3   分布式系統(tǒng)    315
8.3.1   網(wǎng)絡(luò)硬件    317
8.3.2   網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議    319
8.3.3   基于文檔的中間件    321
8.3.4   基于文件系統(tǒng)的中間件    322
8.3.5   基于共享對(duì)象的中間件    326
8.3.6   基于協(xié)作的中間件    329
8.4   有關(guān)多處理機(jī)系統(tǒng)的研究    332
8.5   小結(jié)    333
習(xí)題    333
第9章   安全    337
9.1   安全環(huán)境    337
9.1.1   威脅    337
9.1.2   入侵者    338
9.1.3   數(shù)據(jù)意外遺失    338
9.2   密碼學(xué)基礎(chǔ)    338
9.2.1   秘密密鑰加密    339
9.2.2   公鑰加密體制    339
9.2.3   單向函數(shù)    340
9.2.4   數(shù)字簽名    340
9.3   用戶驗(yàn)證    341
9.3.1   使用口令驗(yàn)證    341
9.3.2   使用實(shí)際物體的驗(yàn)證    346
9.3.3   使用生物識(shí)別的驗(yàn)證    347
9.3.4   對(duì)策    348
9.4   來(lái)自系統(tǒng)內(nèi)部的攻擊    349
9.4.1   特洛伊木馬    349
9.4.2   登錄欺騙    350
9.4.3   邏輯炸彈    350
9.4.4   后門陷阱    350
9.4.5   緩沖區(qū)溢出    351
9.4.6   一般安全性攻擊    352
9.4.7   著名的安全缺陷    353
9.4.8   安全設(shè)計(jì)原則    354
9.5   來(lái)自系統(tǒng)外部的攻擊    355
9.5.1   病毒破壞的場(chǎng)景    355
9.5.2   病毒工作方式    356
9.5.3   病毒如何傳播    360
9.5.4   反病毒技術(shù)和抑制反病毒技術(shù)361
9.5.5   因特網(wǎng)蠕蟲    365
9.5.6   移動(dòng)代碼    366
9.5.7   Java安全性    369
9.6   保護(hù)機(jī)制    371
9.6.1   保護(hù)域    371
9.6.2   訪問(wèn)控制列表    372
9.6.3   權(quán)能字    374
9.7   可信系統(tǒng)    375
9.7.1   可信計(jì)算基    376
9.7.2   安全系統(tǒng)的形式模型    377
9.7.3   多級(jí)安全    377
9.7.4   橘皮書安全標(biāo)準(zhǔn)    379
9.7.5   隱蔽信道    380
9.8   有關(guān)安全的研究    382
9.9   小結(jié)    382
習(xí)題    383
第10章   實(shí)例研究1：UNIX和Linux387
10.1   UNIX的歷史    387
10.1.1   UNICS    387
10.1.2   PDP-11上的UNIX    388
10.1.3   可移植的UNIX    388
10.1.4   伯克利UNIX    389
10.1.5   標(biāo)準(zhǔn)UNIX    389
10.1.6   MINIX    390
10.1.7   Linux    390
10.2   UNIX概述    392
10.2.1   UNIX的目標(biāo)    392
10.2.2   UNIX接口    392
10.2.3   UNIX shell    393
10.2.4   UNIX實(shí)用程序    394
10.2.5   內(nèi)核結(jié)構(gòu)    395
10.3   UNIX進(jìn)程    396
10.3.1   基本概念    396
10.3.2   UNIX中的進(jìn)程管理系統(tǒng)調(diào)用398
10.3.3   UNIX中進(jìn)程的實(shí)現(xiàn)    401
10.3.4   引導(dǎo)UNIX    406
10.4   UNIX中的存儲(chǔ)管理    407
10.4.1   基本概念    408
10.4.2   UNIX里的存儲(chǔ)管理系統(tǒng)調(diào)用    409
10.4.3   UNIX中存儲(chǔ)管理的實(shí)現(xiàn)    410
10.5   UNIX中的輸入/輸出    415
10.5.1   基本概念    415
10.5.2   UNIX中的輸入/輸出系統(tǒng)調(diào)用    417
10.5.3   UNIX中輸入/輸出的實(shí)現(xiàn)417
10.5.4   流    419
10.6   UNIX文件系統(tǒng)    420
10.6.1   基本概念    420
10.6.2   UNIX中的文件系統(tǒng)調(diào)用423
10.6.3   UNIX中文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)425
10.6.4   NFS：網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)    429
10.7   UNIX中的安全    432
10.7.1   基本概念    432
10.7.2   UNIX中的安全系統(tǒng)調(diào)用434
10.7.3   UNIX中安全的實(shí)現(xiàn)    434
10.8   小結(jié)    435
習(xí)題    435
第11章   實(shí)例研究2：Windows 2000439
11.1   Windows 2000 的歷史    439
11.1.1   MS-DOS    439
11.1.2   Windows 95/98/Me    439
11.1.3   Windows NT    440
11.1.4   Windows 2000    441
11.2   Windows 2000編程    444
11.2.1   Win32應(yīng)用程序接口    444
11.2.2   注冊(cè)表    445
11.3   系統(tǒng)結(jié)構(gòu)    447
11.3.1   操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)    447
11.3.2   對(duì)象的實(shí)現(xiàn)    452
11.3.3   環(huán)境子系統(tǒng)    456
11.4   Windows 2000的進(jìn)程和線程458
11.4.1   基本概念    458
11.4.2   管理作業(yè)、進(jìn)程、線程和纖程的
API調(diào)用    460
11.4.3   進(jìn)程和線程的實(shí)現(xiàn)    461
11.4.4   MS-DOS仿真    465
11.4.5   引導(dǎo)Windows 2000    466
11.5   存儲(chǔ)管理    467
11.5.1   基本概念    467
11.5.2   存儲(chǔ)管理的系統(tǒng)調(diào)用    470
11.5.3   存儲(chǔ)管理的實(shí)現(xiàn)    470
11.6   Windows 2000中的輸入/輸出474
11.6.1   基本概念    474
11.6.2   輸入/輸出的API調(diào)用    475
11.6.3   I/O實(shí)現(xiàn)    476
11.6.4   設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序    476
11.7   Windows 2000文件系統(tǒng)    478
11.7.1   基本概念    478
11.7.2   Windows 2000中的文件系統(tǒng)API
調(diào)用    478
11.7.3   Windows 2000中文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)    480
11.8   Windows 2000中的安全    486
11.8.1   基本概念    487
11.8.2   安全API調(diào)用    487
11.8.3   安全的實(shí)現(xiàn)    488
11.9   Windows 2000中的高速緩存機(jī)制489
11.10   小結(jié)    490
習(xí)題    491
第12章   操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)    493
12.1   設(shè)計(jì)問(wèn)題的本質(zhì)    493
12.1.1   目標(biāo)    493
12.1.2   設(shè)計(jì)操作系統(tǒng)為什么困難494
12.2   接口設(shè)計(jì)    495
12.2.1   指導(dǎo)原則    495
12.2.2   范型    496
12.2.3   系統(tǒng)調(diào)用接口    498
12.3   實(shí)現(xiàn)    499
12.3.1   系統(tǒng)結(jié)構(gòu)    499
12.3.2   機(jī)制與策略    501
12.3.3   正交性    502
12.3.4   命名    502
12.3.5   綁定的時(shí)機(jī)    503
12.3.6   靜態(tài)與動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)    503
12.3.7   自頂向下與自底向上的實(shí)現(xiàn)504
12.3.8   實(shí)用技術(shù)    505
12.4   性能    508
12.4.1   操作系統(tǒng)為什么運(yùn)行緩慢508
12.4.2   什么應(yīng)該優(yōu)化    508
12.4.3   空間-時(shí)間的權(quán)衡    508
12.4.4   高速緩存    510
12.4.5   線索    511
12.4.6   利用局部性    511
12.4.7   優(yōu)化常見(jiàn)的情況    511
12.5   項(xiàng)目管理    512
12.5.1   人月神話    512
12.5.2   團(tuán)隊(duì)結(jié)構(gòu)    513
12.5.3   經(jīng)驗(yàn)的作用    514
12.5.4   沒(méi)有銀彈    514
12.6   操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)的趨勢(shì)    514
12.6.1   大型地址空間操作系統(tǒng)515
12.6.2   聯(lián)網(wǎng)    515
12.6.3   并行系統(tǒng)與分布式系統(tǒng)515
12.6.4   多媒體    516
12.6.5   電池供電的計(jì)算機(jī)    516
12.6.6   嵌入式系統(tǒng)    516
12.7   小結(jié)    516
習(xí)題    517
第13章   閱讀材料及參考文獻(xiàn)    519
13.1   進(jìn)行深入閱讀的建議    519
13.1.1   簡(jiǎn)介及概要    519
13.1.2   進(jìn)程和線程    519
13.1.3   死鎖    520
13.1.4   存儲(chǔ)管理    520
13.1.5   輸入/輸出    520
13.1.6   文件系統(tǒng)    520
13.1.7   多媒體操作系統(tǒng)    521
13.1.8   多處理機(jī)系統(tǒng)    521
13.1.9   安全    522
13.1.10   UNIX和Linux    523
13.1.11   Windows 2000    523
13.1.12   設(shè)計(jì)原理    523
13.2   按字母順序排序的參考文獻(xiàn)525
索引    537