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计算机的心智操作系统之哲学原理(第2版) 邹恒明著

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资源简介
计算机的心智操作系统之哲学原理(第2版)
作者:邹恒明著
出版时间: 2012.03
内容简介:
操作系统是计算机系统的核心系统软件,负责控制和管理整个系统,使之协调工作。本书对操作系统的核心内容进行了全面分析,包括操作系统的发展历史和基本概念、进程与线程、内存管理、文件系统、输入与输出、多核环境下的进程调度和操作系统设计。本书用大量生活实例,生动地解释了操作系统中的主要难点和模糊点:锁的实现、同步机制的发展轴线、纯粹分段到段页式的演变、多核环境下的进程同步与调度和操作系统设计等内容。本书重点突出、逻辑清晰、内容连贯,便于学生顺利掌握操作系统的核心内容。
《操作系统之哲学原理(第2版)》层次丰富、涵盖操作系统的所有核心内容,适合作为国内高校计算机及相关专业本科生操作系统课程的教材,也是了解计算机操作系统原理不可多得的参考书。
目录:
前言

第一篇基础原理篇

第1章操作系统导论

引子:智者的挑战

1.1人造与神造

1.2程序是如何运行的

1.3什么是操作系统

1.4魔术与管理

1.5用户程序与操作系统

1.6操作系统的范畴

1.7为什么学习操作系统

思考题

第2章操作系统历史

引子:不能承受之真

2.1第一阶段:状态机操作系统(1940年以前)

2.2第二阶段:单一操作员单一控制端操作系统(20世纪40年代)

2.3第三阶段:批处理操作系统(20世纪50年代)

2.4第四代:多道批处理操作系统(20世纪60年代)

2.5第五代之一:分时操作系统(20世纪70年代)

2.6第五代之二:实时操作系统

2.7第六代:现代操作系统(1980年以后)

2.8操作系统的演变过程

2.9操作系统的未来发展趋势

2.10讨论:操作系统虚拟化和虚拟化的操作系统

思考题

第3章操作系统基本概念

引子:软件师的尴尬

3.1计算机硬件基本知识

3.2抽象

3.3内核态和用户态

3.4操作系统结构

3.5进程、内存和文件

3.6系统调用

3.7壳

思考题

第二篇进程原理篇

第4章进程

引子:牛顿的困惑

4.1进程概论

4.2进程模型

4.3多道编程的好处

4.4进程的产生与消失

4.5进程的层次结构

4.6进程的状态

4.7进程与地址空间

4.8进程管理

4.9进程的缺陷

思考题

第5章进程调度

引子:恐怖分子的调度

5.1进程调度的定义

5.2进程调度的目标

5.3先来先服务调度算法

5.4时间片轮转算法

5.5短任务优先算法

5.6优先级调度算法

5.7混合调度算法

5.8其他调度算法

5.9实时调度算法

5.10进程调度的过程

5.11高级议题:调度异常之优先级倒挂

思考题

第6章进程通信

引子:孤独爆破手的自白

6.1为什么要通信

6.2进程对白:管道、记名管道、套接字

6.3进程电报:信号

6.4进程旗语:信号量

6.5进程拥抱:共享内存

6.6信件发送:消息队列

6.7其他通信机制

思考题

第三篇线程原理篇

第7章线程

引子:亚历山大的分身术

7.1进程的分身术——线程

7.2线程管理

7.3线程模型的实现

7.4现代操作系统的线程实现模型

7.5多线程的关系

7.6讨论:从用户态进入内核态

7.7讨论:线程的困惑——确定性与非确定性

思考题

第8章线程同步

引子:滑铁卢的同步

8.1为什么要同步

8.2线程同步的目的

8.3锁的进化:金鱼生存

8.4睡觉与叫醒:生产者与消费者问题

8.5信号量

8.6锁、睡觉与叫醒、信号量

8.7管程

8.8消息传递

8.9栅栏

思考题

第9章死锁应对之哲学原理

引子:迷雾笼罩的加拿大

9.1为什么会发生死锁

9.2死锁的描述

9.3死锁的4个必要条件

9.4哲学家就餐问题

9.5死锁的应对

9.6消除死锁的必要条件

9.7银行家算法:冒险的代价

9.8哲学家就餐问题之解

9.9讨论:死锁的思考——综合治理

9.10讨论:死锁、活锁与饥饿

思考题

第10章锁的实现

引子:高登绳结

10.1以中断启用与禁止来实现锁

10.2以测试与设置指令来实现锁

10.3以非繁忙等待、中断启用与禁止来实现锁

10.4以最少繁忙等待、测试与设置来实现锁

10.5中断禁止、测试与设置

思考题

第四篇内存原理篇

第11章基本内存管理

引子:让别人无路可走

11.1内存管理的环境

11.2内存管理的目标

11.3虚拟内存的概念

11.4操作系统在内存中的位置

11.5单道编程的内存管理

11.6多道编程的内存管理

11.7闲置空间管理

思考题

第12章页式内存管理

引子:虚拟概念的变现

12.1基址极限管理模式的问题

12.2分页内存管理

12.3分页系统的优缺点

12.4翻译速度

12.5缺页中断处理

12.6锁住页面

12.7页面尺寸

12.8内存抖动

思考题

第13章页面更换算法

引子:黑洞理论的替换

13.1页面需要更换

13.2页面更换的目标

13.3随机更换算法

13.4先进先出算法

13.5第二次机会算法

13.6时钟算法

13.7最优更换算法

13.8NRU算法

13.9LRU算法

13.10工作集算法

13.11工作集时钟算法

13.12页面替换策略

思考题

第14章段式内存管理

引子:否定之否定

14.1分页系统的缺点

14.2分段管理系统

14.3分段的优缺点

14.4段页式内存管理

14.5段号是否占用寻址字位

14.6讨论:否定之否定的嵌套——纯粹分段与逻辑分段、分页与段页

思考题

第五篇文件原理篇

第15章磁盘操作

引子:EMC——从不可能到可能

15.1磁盘组织与管理

15.2磁盘的结构

15.3盘面的结构

15.4磁盘驱动器的访问速度

15.5操作系统界面

15.6磁盘调度算法

15.7讨论:固态盘

15.8讨论:智能磁盘系统

思考题

第16章文件系统

引子:掩饰的极致

16.1为什么需要文件系统

16.2文件系统

16.3文件系统的目标

16.4文件的基本知识

16.5从用户角度看文件系统

16.6地址独立的实现机制:文件夹

16.7文件系统调用

16.8内存映射的文件访问

思考题

第17章文件系统实现

引子:成功中的失败

17.1文件系统的布局

17.2文件的实现

17.3目录实现:地址独立的实现

17.4闲置空间管理

思考题

第18章文件系统性能

引子:从不可能到可能

18.1文件授权管理

18.2主动控制:访问控制表

18.3能力表

18.4访问控制的实施

18.5其他文件安全措施

18.6文件系统性能

18.7文件系统效率性能

18.8文件系统设计分析:日志结构的文件系统

18.9海量数据文件系统

思考题

第六篇I/O原理篇

第19章输入输出

引子:约翰逊的输出——从没有到爆发

19.1输入输出

19.2输入输出的目的

19.3输入输出硬件

19.4I/O软件

19.5I/O软件分层

思考题

第七篇多核原理篇

第20章多核结构与内存

引子:不能承受之热

20.1以量取胜

20.2多核基本概念

20.3多核的内存结构

20.4对称多处理器计算机的启动过程

20.5多处理器之间的通信

20.6SMP缓存一致性

20.7多处理器、超线程和多核的比较

思考题

第21章多核环境下的进程同步与调度

引子:“多核”帝国的陨落

21.1多核环境下操作系统的修正

21.2多核环境下的进程同步与调度

21.3多核进程同步

21.4硬件原子操作

21.5总线锁

21.6多核环境下的软件同步原语

21.7旋锁

21.8其他同步原语

21.9多核环境下的进程调度

21.10多核环境下的能耗管理

21.11讨论:多核系统的性能

思考题

第八篇操作系统设计篇

第22章操作系统设计之哲学原理

引子:残缺心智的胜利

22.1操作系统设计的追求

22.2操作系统设计的第1条哲学原理:层次架构

22.3操作系统设计的第2条哲学原理:没有对错

22.4操作系统设计的第3条哲学原理:懒人哲学

22.5操作系统设计的第4条哲学原理:让困于人

22.6操作系统设计的第5条哲学原理:留有余地

22.7操作系统设计的第6条哲学原理:子虚乌有——海市蜃楼之美

22.8操作系统设计的第7条哲学原理:时空转换——沧海桑田之变

22.9操作系统设计的第8条哲学原理:策机分离与权利分离

22.10操作系统设计的第9条哲学原理:简单为美——求于至简,归于永恒

22.11操作系统设计的第10条哲学原理:适可而止

思考题

结语:失望与希望

参考文献
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