操作系统 精髓与设计原理 第7版PDF电子书下载

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 6

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 78

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 218

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 280

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 336

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 406

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 430

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 Rootit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 Windows7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 478

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