現代操作系統(原書第5版)

譯者序
前言
作者簡介

第1章　引論1
1.1　什麼是作業系統2
1.1.1　作為擴展機器的作業系統3
1.1.2　作為資源管理器的作業系統4
1.2　作業系統的歷史5
1.2.1　第一代電腦（1945～
　　　1955年）：真空管和穿
　　　孔卡片5
1.2.2　第二代電腦（1955～
　　　1965年）：電晶體和批
　　　處理系統5
1.2.3　第三代電腦（1965～
　　　1980年）：積體電路芯
　　　片和多道程序設計7
1.2.4　第四代電腦（1980年
　　　至今）：個人電腦11
1.2.5　第五代電腦（1990年
　　　至今）：移動電腦13
1.3　電腦硬體簡介14
1.3.1　處理器15
1.3.2　記憶體17
1.3.3　非易失性記憶體20
1.3.4　I/O設備21
1.3.5　匯流排23
1.3.6　啟動電腦 24
1.4　作業系統大觀園25
1.4.1　大型機作業系統25
1.4.2　伺服器作業系統26
1.4.3　個人電腦作業系統26
1.4.4　智慧手機和掌上電腦操作
　　　系統26
1.4.5　物聯網和嵌入式作業系統26
1.4.6　即時操作系統27
1.4.7　智慧卡作業系統27
1.5　作業系統概念28
1.5.1　進程28
1.5.2　位址空間29
1.5.3　文件30
1.5.4　輸入/輸出32
1.5.5　保護32
1.5.6　shell32
1.5.7　個體重複系統發育33
1.6　系統調用35
1.6.1　用於進程管理的系統調用38
1.6.2　用於文件管理的系統調用40
1.6.3　用於目錄管理的系統調用41
1.6.4　各種系統調用42
1.6.5　Windows API43
1.7　作業系統結構45
1.7.1　單體系統45
1.7.2　層次式系統46
1.7.3　微內核46
1.7.4　用戶端-伺服器模式48
1.7.5　虛擬機器49
1.7.6　外核和unikernel52
1.8　依靠C的世界52
1.8.1　C語言53
1.8.2　標頭文件53
1.8.3　大型程式設計項目54
1.8.4　運行模型55
1.9　有關作業系統的研究55
1.10　本書其他部分概要56
1.11　公制單位56
1.12　小結57
習題57

第2章　進程與執行緒60
2.1　進程60
2.1.1　進程模型60
2.1.2　進程的創建62
2.1.3　進程的終止63
2.1.4　進程的層次結構64
2.1.5　進程的狀態65
2.1.6　進程的實現66
2.1.7　多道程序設計模型67
2.2　執行緒68
2.2.1　執行緒的使用68
2.2.2　經典的執行緒模型71
2.2.3　POSIX執行緒74
2.2.4　在用戶空間中實現執行緒75
2.2.5　在內核中實現執行緒78
2.2.6　混合實現79
2.2.7　使單執行緒代碼多執行緒化79
2.3　事件驅動伺服器82
2.4　同步和進程間通信84
2.4.1　競爭條件84
2.4.2　臨界區85
2.4.3　忙等待的互斥86
2.4.4　睡眠與喚醒90
2.4.5　信號量92
2.4.6　互斥量95
2.4.7　管程98
2.4.8　消息傳遞103
2.4.9　屏障105
2.4.10　優先順序反轉106
2.4.11　避免鎖：讀-複製-更新107
2.5　調度108
2.5.1　調度簡介108
2.5.2　批次處理系統中的調度113
2.5.3　互動式系統中的調度114
2.5.4　即時系統中的調度118
2.5.5　策略和機制119
2.5.6　執行緒調度119
2.6　有關進程與執行緒的研究121
2.7　小結121
習題122

第3章　記憶體管理127
3.1　無記憶體抽象127
3.2　 一種記憶體抽象：位址空間130
3.2.1　位址空間的概念130
3.2.2　交換技術132
3.2.3　空閒記憶體管理134
3.3　虛擬記憶體136
3.3.1　分頁137
3.3.2　頁表139
3.3.3　加速分頁過程142
3.3.4　針對大記憶體的頁表144
3.4　頁面置換演算法147
3.4.1　最優頁面置換演算法148
3.4.2　最近未使用頁面置換演算法148
3.4.3　先進先出頁面置換演算法149
3.4.4　第二次機會頁面置換演算法149
3.4.5　時鐘頁面置換演算法150
3.4.6　最近最少使用頁面置換演算法151
3.4.7　用軟體類比LRU151
3.4.8　工作集頁面置換演算法 152
3.4.9　工作集時鐘頁面置換演算法155
3.4.10　頁面置換演算法小結157
3.5　分頁系統中的設計問題157
3.5.1　局部分配策略與全域分配
　　　策略158
3.5.2　負載控制159
3.5.3　清除策略160
3.5.4　頁面大小161
3.5.5　分離的指令空間和資料空間162
3.5.6　共用頁面163
3.5.7　共用庫164
3.5.8　記憶體映射文件165
3.6　有關實現的問題166
3.6.1　與分頁有關的作業系統工作166
3.6.2　缺頁中斷處理166
3.6.3　指令備份167
3.6.4　鎖定記憶體中的頁面168
3.6.5　後備存儲168
3.6.6　策略和機制的分離169
3.7　分段171
3.7.1　純分段的實現172
3.7.2　分段和分頁結合：MULTICS173
3.7.3　分段和分頁結合：Intel x86176
3.8　有關記憶體管理的研究176
3.9　小結177
習題178

第4章　文件案系統184
4.1　文件185
4.1.1　文件命名185
4.1.2　文件結構186
4.1.3　文件案類型187
4.1.4　文件訪問189
4.1.5　文件案屬性189
4.1.6　文件操作190
4.1.7　使用文件案系統調用的一個
　　　示例程式191
4.2　目錄概述193
4.2.1　一級目錄系統193
4.2.2　層次目錄系統194
4.2.3　路徑名194
4.2.4　目錄操作195
4.3　文件案系統的實現196
4.3.1　文件案系統佈局196
4.3.2　文件的實現198
4.3.3　目錄的實現201
4.3.4　共用文件203
4.3.5　日誌結構文件案系統205
4.3.6　日誌文件案系統206
4.3.7　快閃記憶體文件案系統207
4.3.8　虛擬文件案系統 210