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本书是一本关于操作系统的概念、结构和机制的教材,其目的是尽可能清楚和全面地展示现代操作系统的本质和特点;同时,本书也是讲解操作系统的经典教材,不仅系统地讲述了操作系统的基本概念、原理和方法,而且以当代*流行的操作系统——Windows 7、UNIX和Linux为例,全面清楚地展现了当代操作系统的本质和特点。与本书配套的专用网站,为帮助教师和学生理解书中内容,提供了及时、生动的材料。 操作系统-精髓与设计原理-(第七版)_(美)William Stallings(威廉.斯托林斯)_电子工业出版社_

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

**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 **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** 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 **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 **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 **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 **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 **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 **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 **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 **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 **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 **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 **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 **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** 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 **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 **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 **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**

第14章 计算机**威胁 430
14.1 计算机**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 **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**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**性 469
15.6.1 访问控制方案 470
15.6.2 访问令牌 470
15.6.3 **描述符 471
15.7 **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 **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

斯托林斯编著的《操作系统》是一本关于操作系统的概念、结构和机制的教材,其目的是尽可能清楚和全面地展示现代操作系统的本质和特点。
这是一项具有挑战性的任务。首先,需要为各种各样的计算机系统设计操作系统,包括嵌入式系统、智能手机、单用户工作站和个人计算机、中等规模的共享系统、大型计算机和**计算机,以及诸如实时系统之类的专门机器。多样性不仅表现在机器的容量和速度上,而且表现在具体应用和系统支持的需求上;其次,计算机系统正以日新月异的速度发展变化,操作系统设计中的许多重要领域都是新近开始研究的,而关于这些领域及其他新领域的研究工作仍然在继续。