作業系統本質

《 作業系統本質》是清華大學出版社出版圖書 。

基本介紹

• 中文名：作業系統本質
• 作者：陳鵬
• 出版社：清華大學出版社
• 出版時間：2021年3月1日
• 定價：59 元
• ISBN：9787302573746 

內容簡介

《 作業系統本質》圍繞作業系統的處理器管理、存儲管理、設備管理和檔案管理等重點管理功能，結合作者10餘年講授作業系統的經驗，同時引入一些國際上最新的作業系統的研究成果介紹，結合本科生學科知識掌握以及研究生考試的需求，全面闡述作業系統的主要功能、特點等知識。本書的主要特點在於內容翔實、知識相對較新，同時許多重點難點內容深入淺出。讀者對象是計算機專業的本科生以及計算機碩士研究生的考試指導書籍。

目錄

第1章作業系統初識/1

1.1作業系統簡介1

1.1.1作業系統的定義1

1.1.2作業系統的功能5

1.1.3作業系統的主要特徵8

1.1.4時空與邏輯關係10

1.2作業系統的起源12

1.2.1手工操作階段12

1.2.2在線上批處理系統階段13

1.2.3脫機批處理系統階段13

1.2.4執行系統階段14

1.2.5多道批處理系統階段14

1.3作業系統的分類17

1.3.1按使用環境與功能特徵劃分18

1.3.2按體系架構劃分19

1.3.3按核心劃分20

本章小結21

習題21

第2章作業系統的架構/23

2.1計算機體系架構23

2.1.1馮·諾依曼體系架構23

2.1.2系統的自舉26

2.1.3保護模式與實模式28

2.1.4中斷31

2.2作業系統的界面36

2.2.1系統調用36

2.2.2核心態（管態）與用戶態（目態）38

2.3作業系統的設計39

2.3.1作業系統的設計哲學392.3.2作業系統的邏輯層次40

本章小結41

習題42

作業系統本質目錄第3章進程的抽象/44

3.1多道程式設計與進程的引入44

3.2進程結構與進程控制45

3.2.1進程控制塊45

3.2.2進程的創建48

3.2.3進程的終止49

3.3進程狀態轉換與上下文切換50

3.3.1進程的狀態及其轉換50

3.3.2上下文切換52

3.4執行緒54

3.4.1執行緒的引入54

3.4.2進程與執行緒的關係55

3.4.3POSIX執行緒57

本章小結60

習題60

第4章進程的並發/66

4.1並發的問題66

4.2競爭條件67

4.3死鎖71

4.4優先權反轉77

4.5再談死鎖79

4.5.1產生死鎖的必要條件79

4.5.2處理死鎖的基本方法80

4.5.3預防死鎖81

4.5.4避免死鎖82

4.5.5死鎖的檢測和恢復86

本章小結91

習題92

第5章進程間通信/95

5.1臨界區與互斥95

5.1.1禁用中斷98

5.1.2鎖變數99

5.1.3嚴格輪轉法99

5.1.4Dekker算法101

5.1.5Peterson算法104

5.1.6Dijkstra算法108

5.1.7EisenbergMcGuire算法111

5.1.8Lamport bakery算法114

5.1.9測試與設定鎖117

5.1.10POSIX的鎖機制118

5.2協作與同步120

5.2.1進程同步問題120

5.2.2條件變數123

5.2.3信號量127

5.3訊息傳送135

5.3.1管道135

5.3.2FIFO138

5.3.3訊息佇列141

5.3.4共享記憶體段144

5.4經典IPC問題151

5.4.1哲學家進餐問題151

5.4.2讀者寫者問題155

5.4.3理髮師睡覺問題159

本章小結163

習題164

第6章處理器管理/171

6.1處理器調度概述171

6.1.1處理器的虛擬化171

6.1.2調度的進程行為172

6.1.3調度決策173

6.2調度層次173

6.2.1高級調度174

6.2.2低級調度175

6.2.3中級調度176

6.2.4調度與進程生命周期177

6.3調度準則與算法178

6.3.1調度準則178

6.3.2先來先服務調度算法181

6.3.3短作業優先調度算法182

6.3.4最短剩餘時間優先調度算法183

6.3.5時間片輪轉調度算法184

6.3.6多級反饋佇列調度算法186

6.3.7其他調度方式190

本章小結192

習題192

第7章記憶體管理/197

7.1記憶體管理概述197

7.1.1存儲器的層次結構197

7.1.2記憶體管理需求分析199

7.2無抽象的存儲器200

7.3連續記憶體分配203

7.3.1固定分區分配203

7.3.2動態分區分配204

7.3.3Buddy 系統206

7.4地址空間的抽象213

7.5分段存儲管理216

7.6分頁存儲管理220

7.6.1地址結構221

7.6.2地址變換222

7.6.3頁表結構229

7.7段頁式存儲管理方式232

本章小結236

習題237

第8章設備管理/239

8.1設備管理概述239

8.1.1設備分類239

8.1.2I/O的硬體241

8.1.3CPU與I/O的數據傳送方式245

8.1.4緩衝管理249

8.2I/O軟體249

8.2.1設計目標和原則249

8.2.2中斷處理程式253

8.2.3設備驅動程式253

8.2.4核心I/O子系統257

8.3I/O請求的生命周期261

8.4再談SPOOLing263

8.4.1SPOOLing介紹263

8.4.2SPOOLing系統的組成264

8.4.3SPOOLing系統的特點265

8.4.4SPOOLing系統的套用（共享印表機）265

本章小結267

習題267

第9章磁碟管理/269

9.1磁碟存儲器的管理269

9.1.1磁碟設備270

9.1.2磁碟的訪問時間271

9.1.3RAID272

9.1.4磁碟連線方式277

9.2磁碟調度279

9.2.1先來先服務279

9.2.2最短尋道時間優先279

9.2.3掃描算法280

9.2.4循環掃描算法281

9.2.5NStepSCAN和FSCAN調度算法282

9.2.6磁碟調度算法的選擇284

9.3存儲空間管理285

9.3.1點陣圖法285

9.3.2空閒表法286

9.3.3空閒鍊表法287

9.3.4成組連結法288

本章小結289

習題290

第10章虛擬存儲/293

10.1虛擬存儲概述294

10.1.1對換295

10.1.2局部性297

10.1.3虛擬存儲器的定義299

10.1.4虛擬存儲器的特徵300

10.2請求分頁存儲管理302

10.2.1地址轉換機制305

10.2.2記憶體分配策略和分配算法307

10.2.3調頁策略309

10.2.4頁面置換算法310

10.3抖動325

10.3.1抖動的原因325

10.3.2工作集模型326

10.3.3基於頁面故障頻率的頁面替換328

本章小結329

習題329

第11章檔案管理/331

11.1檔案系統概述332

11.1.1檔案及檔案系統332

11.1.2檔案、記錄和數據項336

11.1.3檔案類型337

11.1.4檔案的操作339

11.2檔案的邏輯結構343

11.2.1檔案邏輯結構的類型344

11.2.2堆345

11.2.3順序檔案346

11.2.4索引順序檔案346

11.2.5索引檔案348

11.2.6哈希檔案350

11.3檔案分配管理351

11.3.1連續分配351

11.3.2連結分配354

11.3.3索引分配355

11.4檔案命名359

11.4.1目錄管理359

11.4.2連結362

11.4.3識別檔案的其他方式365

本章小結366

習題366

結束語/369

參考文獻與擴展閱讀/371

A.1一般性文獻371

A.2案例研究371

A.3死鎖372

A.4同步373

A.5CPU調度373

A.6記憶體管理374

A.7設備處理374

A.8檔案系統375

A.9實現375