作業系統——CDIO之路

《作業系統——CDIO之路》是2012年11月清華大學出版社出版的圖書，作者是李彤、王黎霞、趙娜、代飛、謝仲文。

基本介紹

• 書名：作業系統——CDIO之路
• 作者：李彤、王黎霞、趙娜、代飛、謝仲文
• ISBN：9787302296300
• 定價：37元
• 出版社：清華大學出版社
• 出版時間：2012年11月

內容簡介

本書以CDIO大綱為指導，按照CDIO工程教育模式的構思（Conceive，C）、設計（Design，D）、實現（Implement，I）、運作（Operate，O）主線，以理論與實踐相結合的方式，系統全面地介紹了作業系統的基本原理和實現技術。每一章在介紹作業系統基本原理（C）、設計思想（D）的基礎上，以UNIX System V為對象，全面系統地分析了UNIX System V的主要數據結構和算法，力求通過具體的UNIX實現技術（I）來體現作業系統的基本原理和設計思想。最後，通過章節實習項目（O），將基礎知識、個人能力、團隊協作與社會環境融合在一起。

本書第1章是緒論； 第2~6章分別介紹了處理機管理、進程同步與通信、存儲管理、檔案系統、設備管理； 第7章介紹了UNIX作業系統的用戶接口。每章後配有章節實習項目及大量的習題。

本書可以作為軟體工程、計算機科學與技術等專業研究生和本科生的教材和教學參考書，也可供廣大計算機工作者閱讀和參考。

圖書目錄

第1章緒論

1.1作業系統概述

1.1.1作業系統的定義

1.1.2作業系統的功能

1.2作業系統的發展過程

1.2.1第一代計算機(1946—1955)： 真空管和插接板

1.2.2第二代計算機(1956—1965)： 電晶體和批處理系統

1.2.3第三代計算機 (1966—1980)： 積體電路和多道程式

1.2.4第四代計算機（1981—現在）： 大規模積體電路

1.3作業系統的結構

1.3.1整體結構的作業系統

1.3.2分層作業系統

1.3.3微核心結構

1.4作業系統的特徵

1.4.1並發性

1.4.2共享性

1.4.3異步性

1.4.4虛擬性

1.5UNIX系統簡介

1.5.1UNIX綜述

1.5.2UNIX核心功能

本章小結

習題

第2章處理機管理

2.1多道程式設計

2.1.1單道程式的順序執行

2.1.2多道程式的並發執行

2.2進程的基本概念

2.2.1進程的定義

2.2.2進程的屬性

2.2.3進程與程式的關係

2.3進程的狀態及轉換

2.3.1進程的基本狀態及轉換

2.3.2具有掛起功能的進程狀態及轉換

2.4作業的基本概念

2.4.1作業的定義

2.4.2作業與進程的關係

2.4.3作業的狀態及轉換

2.5進程的描述與上下文

2.5.1進程控制塊

2.5.2進程上下文

2.6進程的控制

2.6.1進程控制機構

2.6.2進程控制原語

2.7執行緒

2.7.1執行緒的概念

2.7.2執行緒與進程的關係

2.7.3執行緒的實現

2.8處理機調度的原理

2.8.1處理機的4級調度

2.8.2處理機調度的目標

2.8.3處理機調度的方式

2.8.4處理機調度的時機

2.9調度算法

2.9.1先來先服務

2.9.2最短周期優先

2.9.3最高優先權優先

2.9.4時間片輪轉算法

2.9.5多級反饋佇列

2.9.6實時調度

2.10UNIX系統進程的結構

2.10.1UNIX進程控制塊

2.10.2UNIX進程上下文

2.10.3UNIX進程狀態及轉換

2.11UNIX系統進程上下文的保存與切換

2.11.1中斷與異常

2.11.2系統調用接口

2.11.3上下文切換

2.12UNIX系統進程控制

2.12.1進程樹

2.12.2進程的創建

2.12.3執行一個檔案

2.12.4進程的睡眠與喚醒

2.12.5進程的終止

2.12.6等待子進程終止

2.13UNIX系統進程調度

2.13.1UNIX系統調度的原理

2.13.2UNIX系統調度的實現

本章小結

實習項目

習題

第3章進程同步與通信

3.1進程的並發執行

3.1.1與時間有關的錯誤

3.1.2Bernstein條件

3.1.3臨界資源與臨界區

3.2進程的互斥

3.2.1軟體實現方法

3.2.2硬體實現方法

3.3進程的同步

3.3.1同步的概念

3.3.2同步的實現方法

3.3.3生產者消費者問題

3.4信號量

3.4.1信號量的原理

3.4.2用信號量實現進程的互斥

3.4.3用信號量實現進程的同步

3.4.4用信號量解決生產者消費者問題

3.4.5信號量小結及其不足

3.5管程

3.5.1管程的定義、結構和原理

3.5.2用管程解決生產者消費者問題

3.5.3管程的不足

3.6進程的高級通信

3.6.1訊息緩衝機制

3.6.2信箱機制

3.6.3共享存儲區

3.6.4管道

3.7死鎖

3.7.1什麼是死鎖

3.7.2死鎖的表示

3.7.3死鎖的檢測和清除

3.7.4死鎖的預防

3.7.5死鎖的避免

3.8經典同步與互斥問題

3.8.1哲學家進餐問題

3.8.2讀者寫者問題

3.9UNIX系統軟中斷

3.9.1軟中斷的檢測與處理的時機

3.9.2軟中斷的種類

3.9.3軟中斷的檢測與處理

3.10UNIX系統管道

3.10.1無名管道

3.10.2有名管道

3.11UNIX系統進程間通信IPC

3.11.1訊息機制

3.11.2共享存儲區機制

3.11.3信號量機制

本章小結

實習項目

習題

第4章存儲管理

4.1存儲管理的基本功能

4.1.1轉換

4.1.2存儲保護和共享

4.1.3記憶體分配回收

4.1.4記憶體擴充

4.2分區存儲管理

4.2.1固定分區

4.2.2動態分區

4.2.3地址轉換和存儲保護

4.2.4存儲共享

4.2.5分配和回收算法

4.2.6覆蓋和交換

4.2.7分區存儲管理的優缺點

4.3分頁式存儲管理

4.3.1基本原理

4.3.2數據結構

4.3.3地址轉換和存儲保護

4.3.4存儲共享

4.3.5分配算法

4.3.6分頁式存儲管理的優缺點

4.4分段式存儲管理

4.4.1基本原理

4.4.2地址轉換和存儲保護

4.4.3存儲共享

4.4.4分段式存儲管理的優缺點

4.5段頁式存儲管理

4.5.1基本原理

4.5.2地址轉換

4.5.3段頁式存儲管理的優缺點

4.6虛擬存儲管理

4.6.1虛擬存儲器的概念

4.6.2請求分頁式虛擬存儲管理

4.6.3請求分段式虛擬存儲管理

4.6.4請求段頁式虛擬存儲管理

4.7UNIX存儲管理

4.8UNIX系統進程的虛擬地址空間

4.8.1區

4.8.2頁和頁表

4.8.3對進程虛擬地址空間的操作

4.9UNIX系統交換

4.9.1交換空間的管理

4.9.2進程的換出

4.9.3進程的換入

4.9.4進程交換的實現

4.10UNIX系統進程正文段的共享

4.10.1數據結構

4.10.2算法

4.11UNIX系統請求調頁

4.11.1基本原理

4.11.2數據結構

4.11.3動態地址變換

4.11.4頁故障

4.11.5換頁進程

4.12UNIX系統中交換策略與請求調頁策略的結合

本章小結

實習項目

習題

第5章檔案系統

5.1檔案和檔案系統

5.1.1檔案的概念

5.1.2檔案命名

5.1.3檔案類型

5.1.4檔案屬性

5.1.5檔案系統的概念

5.2檔案組織、存取方法和存取設備

5.2.1檔案的邏輯結構

5.2.2檔案的物理結構

5.2.3檔案的存取方法

5.2.4檔案的存儲設備

5.3檔案

5.3.1一級結構

5.3.2二級結構

5.3.3樹狀結構

5.4檔案共享與保護

5.4.1檔案共享

5.4.2檔案保護

5.5檔案系統其他功能的實現

5.5.1檔案操作

5.5.2檔案系統的層次模型

5.5.3外存空間管理

5.5.4虛擬檔案系統

5.6UNIX檔案系統概述

5.7UNIX檔案系統的數據結構

5.7.1檔案系統的存儲結構

5.7.2i節點

5.7.3檔案

5.7.4超級塊

5.7.5用戶打開檔案表

5.7.6系統打開檔案表

5.7.7安裝表

5.7.8各數據結構間的關係

5.8UNIX檔案系統的存儲資源管理

5.8.1空閒塊的管理

5.8.2磁碟i節點的管理

5.8.3記憶體i節點的管理

5.8.4檔案表的管理

5.9UNIX正規檔案的物理結構

5.9.1地址索引表

5.9.2地址映射

5.10UNIX檔案

5.11UNIX中與檔案有關的系統調用

本章小結

實習項目

習題

第6章設備管理

6.1概述

6.1.1設備分類

6.1.2I/O設備管理的目標和功能

6.1.3設備控制器

6.2I/O控制方式

6.2.1程式直接控制方式

6.2.2中斷控制方式

6.2.3DMA方式

6.2.4通道方式

6.3I/O軟體

6.3.1I/O中斷處理程式

6.3.2I/O設備驅動程式

6.3.3與設備無關的作業系統I/O軟體

6.3.4用戶層I/O軟體

6.4緩衝技術

6.4.1緩衝的引入

6.4.2緩衝的類型

6.5設備分配技術

6.5.1設備分配的策略

6.5.2SPOOLing技術

6.6UNIX設備管理概述

6.7UNIX系統中斷和異常

6.7.1中斷的分類

6.7.2異常的分類

6.7.3中斷和異常的處理

6.8UNIX系統緩衝區管理

6.8.1緩衝池結構

6.8.2緩衝區的分配與釋放

6.8.3塊的讀寫

6.9UNIX系統設備驅動程式的接口

6.9.1設備開關表

6.9.2設備驅動程式的接口

6.9.3系統調用與驅動程式的接口

6.9.4中斷處理程式

6.10UNIX系統字元設備驅動

6.10.1數據結構

6.10.2對字元緩衝區佇列的操作

6.10.3終端設備驅動

6.11UNIX系統塊設備驅動

本章小結

實習項目

習題

第7章UNIX作業系統的用戶接口

7.1系統調用

7.2shell進程

7.2.1shell概述

7.2.2shell流程

7.2.3shell進程的生成

7.3shell常用命令

7.3.1與用戶有關的命令

7.3.2與檔案系統有關的命令

7.3.3進程與通信命令

7.3.4後台命令

7.3.5管道與重定向命令

7.4shell程式語言

本章小結

實習項目

習題

參考文獻