操作系統(tǒng)之哲學(xué)原理（第2版）

前言
第一篇  基礎(chǔ)原理篇
第1章  操作系統(tǒng)導(dǎo)論
引子：智者的挑戰(zhàn)
1.1  人造與神造
1.2  程序是如何運(yùn)行的
1.3  什么是操作系統(tǒng)
1.4  魔術(shù)與管理
1.5  用戶程序與操作系統(tǒng)
1.6  操作系統(tǒng)的范疇
1.7  為什么學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)
思考題
第2章操  作系統(tǒng)歷史
引子：不能承受之真
2.1  第一階段：狀態(tài)機(jī)操作系統(tǒng)（1940年以前）
2.2  第二階段：?jiǎn)我徊僮鲉T單一控制端操作系統(tǒng)（20世紀(jì)40年代）
2.3  第三階段：批處理操作系統(tǒng)（20世紀(jì)50年代）
2.4  第四代：多道批處理操作系統(tǒng)（20世紀(jì)60年代）
2.5  第五代之一：分時(shí)操作系統(tǒng)（20世紀(jì)70年代）
2.6  第五代之二：實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)
2.7  第六代：現(xiàn)代操作系統(tǒng)（1980年以后）
2.8  操作系統(tǒng)的演變過(guò)程
2.9  操作系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)
2.10  討論：操作系統(tǒng)虛擬化和虛擬化的操作系統(tǒng)
思考題
第3章  操作系統(tǒng)基本概念
引子：軟件師的尷尬
3.1  計(jì)算機(jī)硬件基本知識(shí)
3.2  抽象
3.3  內(nèi)核態(tài)和用戶態(tài)
3.4  操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
3.5  進(jìn)程、內(nèi)存和文件
3.6  系統(tǒng)調(diào)用
3.7  殼
思考題
第二篇  進(jìn)程原理篇
第4章  進(jìn)程
引子：牛頓的困惑
4.1  進(jìn)程概論
4.2  進(jìn)程模型
4.3  多道編程的好處
4.4  進(jìn)程的產(chǎn)生與消失
4.5  進(jìn)程的層次結(jié)構(gòu)
4.6  進(jìn)程的狀態(tài)
4.7  進(jìn)程與地址空間
4.8  進(jìn)程管理
4.9  進(jìn)程的缺陷
思考題
第5章  進(jìn)程調(diào)度
引子：恐怖分子的調(diào)度
5.1  進(jìn)程調(diào)度的定義
5.2  進(jìn)程調(diào)度的目標(biāo)
5.3  先來(lái)先服務(wù)調(diào)度算法
5.4  時(shí)間片輪轉(zhuǎn)算法
5.5  短任務(wù)優(yōu)先算法
5.6  優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法
5.7  混合調(diào)度算法
5.8  其他調(diào)度算法
5.9  實(shí)時(shí)調(diào)度算法
5.10  進(jìn)程調(diào)度的過(guò)程
5.11  高級(jí)議題：調(diào)度異常之優(yōu)先級(jí)倒掛
思考題
第6章  進(jìn)程通信
引子：孤獨(dú)爆破手的自白
6.1  為什么要通信
6.2  進(jìn)程對(duì)白：管道、記名管道、套接字
6.3  進(jìn)程電報(bào)：信號(hào)
6.4  進(jìn)程旗語(yǔ)：信號(hào)量
6.5  進(jìn)程擁抱：共享內(nèi)存
6.6  信件發(fā)送：消息隊(duì)列
6.7  其他通信機(jī)制
思考題
第三篇  線程原理篇
第7章  線程
引子：亞歷山大的分身術(shù)
7.1  進(jìn)程的分身術(shù)——線程
7.2  線程管理
7.3  線程模型的實(shí)現(xiàn)
7.4  現(xiàn)代操作系統(tǒng)的線程實(shí)現(xiàn)模型
7.5  多線程的關(guān)系
7.6  討論：從用戶態(tài)進(jìn)入內(nèi)核態(tài)
7.7  討論：線程的困惑——確定性與非確定性
思考題
第8章  線程同步
引子：滑鐵盧的同步
8.1  為什么要同步
8.2  線程同步的目的
8.3  鎖的進(jìn)化：金魚生存
8.4  睡覺(jué)與叫醒：生產(chǎn)者與消費(fèi)者問(wèn)題
8.5  信號(hào)量
8.6  鎖、睡覺(jué)與叫醒、信號(hào)量
8.7  管程
8.8  消息傳遞
8.9  柵欄
思考題
第9章  死鎖應(yīng)對(duì)之哲學(xué)原理
引子：迷霧籠罩的加拿大
9.1  為什么會(huì)發(fā)生死鎖
9.2  死鎖的描述
9.3  死鎖的4個(gè)必要條件
9.4  哲學(xué)家就餐問(wèn)題
9.5  死鎖的應(yīng)對(duì)
9.6  消除死鎖的必要條件
9.7  銀行家算法：冒險(xiǎn)的代價(jià)
9.8  哲學(xué)家就餐問(wèn)題之解
9.9  討論：死鎖的思考——綜合治理
9.10  討論：死鎖、活鎖與饑餓
思考題
第10章  鎖的實(shí)現(xiàn)
引子：高登繩結(jié)
10.1  以中斷啟用與禁止來(lái)實(shí)現(xiàn)鎖
10.2  以測(cè)試與設(shè)置指令來(lái)實(shí)現(xiàn)鎖
10.3  以非繁忙等待、中斷啟用與禁止來(lái)實(shí)現(xiàn)鎖
10.4  以最少繁忙等待、測(cè)試與設(shè)置來(lái)實(shí)現(xiàn)鎖
10.5  中斷禁止、測(cè)試與設(shè)置
思考題
第四篇  內(nèi)存原理篇
第11章  基本內(nèi)存管理
引子：讓別人無(wú)路可走
11.1  內(nèi)存管理的環(huán)境
11.2  內(nèi)存管理的目標(biāo)
11.3  虛擬內(nèi)存的概念
11.4  操作系統(tǒng)在內(nèi)存中的位置
11.5  單道編程的內(nèi)存管理
11.6  多道編程的內(nèi)存管理
11.7  閑置空間管理
思考題
第12章  頁(yè)式內(nèi)存管理
引子：虛擬概念的變現(xiàn)
12.1  基址極限管理模式的問(wèn)題
12.2  分頁(yè)內(nèi)存管理
12.3  分頁(yè)系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)
12.4  翻譯速度
12.5  缺頁(yè)中斷處理
12.6  鎖住頁(yè)面
12.7  頁(yè)面尺寸
12.8  內(nèi)存抖動(dòng)
思考題
第13章  頁(yè)面更換算法
引子：黑洞理論的替換
13.1  頁(yè)面需要更換
13.2  頁(yè)面更換的目標(biāo)
13.3  隨機(jī)更換算法
13.4  先進(jìn)先出算法
13.5  第二次機(jī)會(huì)算法
13.6  時(shí)鐘算法
13.7  最優(yōu)更換算法
13.8  NRU算法
13.9  LRU算法
13.10  工作集算法
13.11  工作集時(shí)鐘算法
13.12  頁(yè)面替換策略
思考題
第14章  段式內(nèi)存管理
引子：否定之否定
14.1  分頁(yè)系統(tǒng)的缺點(diǎn)
14.2  分段管理系統(tǒng)
14.3  分段的優(yōu)缺點(diǎn)
14.4  段頁(yè)式內(nèi)存管理
14.5  段號(hào)是否占用尋址字位
14.6  討論：否定之否定的嵌套——純粹分段與邏輯分段、分頁(yè)與段頁(yè)
思考題
第五篇  文件原理篇
第15章  磁盤操作
引子：EMC——從不可能到可能
15.1  磁盤組織與管理
15.2  磁盤的結(jié)構(gòu)
15.3  盤面的結(jié)構(gòu)
15.4  磁盤驅(qū)動(dòng)器的訪問(wèn)速度
15.5  操作系統(tǒng)界面
15.6  磁盤調(diào)度算法
15.7  討論：固態(tài)盤
15.8  討論：智能磁盤系統(tǒng)
思考題
第16章  文件系統(tǒng)
引子：掩飾的極致
16.1  為什么需要文件系統(tǒng)
16.2  文件系統(tǒng)
16.3  文件系統(tǒng)的目標(biāo)
16.4  文件的基本知識(shí)
16.5  從用戶角度看文件系統(tǒng)
16.6  地址獨(dú)立的實(shí)現(xiàn)機(jī)制：文件夾
16.7  文件系統(tǒng)調(diào)用
16.8  內(nèi)存映射的文件訪問(wèn)
思考題
第17  章文件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
引子：成功中的失敗
17.1  文件系統(tǒng)的布局
17.2  文件的實(shí)現(xiàn)
17.3  目錄實(shí)現(xiàn)：地址獨(dú)立的實(shí)現(xiàn)
17.4  閑置空間管理
思考題
第18章  文件系統(tǒng)性能
引子：從不可能到可能
18.1  文件授權(quán)管理
18.2  主動(dòng)控制：訪問(wèn)控制表
18.3  能力表
18.4  訪問(wèn)控制的實(shí)施
18.5  其他文件安全措施
18.6  文件系統(tǒng)性能
18.7  文件系統(tǒng)效率性能
18.8  文件系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析：日志結(jié)構(gòu)的文件系統(tǒng)
18.9  海量數(shù)據(jù)文件系統(tǒng)
思考題
第六篇  I/O原理篇
第19章  輸入輸出
引子：約翰遜的輸出——從沒(méi)有到爆發(fā)
19.1  輸入輸出
19.2  輸入輸出的目的
19.3  輸入輸出硬件
19.4  I/O軟件
19.5  I/O軟件分層
思考題
第七篇  多核原理篇
第20章  多核結(jié)構(gòu)與內(nèi)存
引子：不能承受之熱
20.1  以量取勝
20.2  多核基本概念
20.3  多核的內(nèi)存結(jié)構(gòu)
20.4  對(duì)稱多處理器計(jì)算機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程
20.5  多處理器之間的通信
20.6  SMP緩存一致性
20.7  多處理器、超線程和多核的比較
思考題
第21章  多核環(huán)境下的進(jìn)程同步與調(diào)度
引子：“多核”帝國(guó)的隕落
21.1  多核環(huán)境下操作系統(tǒng)的修正
21.2  多核環(huán)境下的進(jìn)程同步與調(diào)度
21.3  多核進(jìn)程同步
21.4  硬件原子操作
21.5  總線鎖
21.6  多核環(huán)境下的軟件同步原語(yǔ)
21.7  旋鎖
21.8  其他同步原語(yǔ)
21.9  多核環(huán)境下的進(jìn)程調(diào)度
21.10  多核環(huán)境下的能耗管理
21.11  討論：多核系統(tǒng)的性能
思考題
第八篇  操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)篇
第22章  操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)之哲學(xué)原理
引子：殘缺心智的勝利
22.1  操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)的追求
22.2  操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)的第1條哲學(xué)原理：層次架構(gòu)
22.3  操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)的第2條哲學(xué)原理：沒(méi)有對(duì)錯(cuò)
22.4  操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)的第3條哲學(xué)原理：懶人哲學(xué)
22.5  操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)的第4條哲學(xué)原理：讓困于人
22.6  操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)的第5條哲學(xué)原理：留有余地
22.7  操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)的第6條哲學(xué)原理：子虛烏有——海市蜃樓之美
22.8  操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)的第7條哲學(xué)原理：時(shí)空轉(zhuǎn)換——滄海桑田之變
22.9  操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)的第8條哲學(xué)原理：策機(jī)分離與權(quán)利分離
22.10  操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)的第9條哲學(xué)原理：簡(jiǎn)單為美——求于至簡(jiǎn),歸于永恒
22.11  操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)的第10條哲學(xué)原理：適可而止
思考題
結(jié)語(yǔ)：失望與希望
參考文獻(xiàn)