新编计算机操作系统双语教程

第1章 操作系统引论 1 1.1 计算机的基本工作原理 1 1.1.1 自动计算 1 1.1.2 计算机基础 1 1.2 操作系统的产生 5 1.2.1 早期计算机的使用 5 1.2.2 批处理系统 6 1.2.3 分时系统 8 1.2.4 实时系统 9 1.3 操作系统的概念 9 1.3.1 操作系统的定义 9 1.3.2 操作系统与计算机其他软件及硬件的关系 10 1.3.3 操作系统的使用 11 1.4 操作系统的引导 11 1.5 操作系统特征 13 1.6 操作系统组成 14 1.6.1 处理机管理 14 1.6.2 内存管理 15 1.6.3 文件管理 16 1.6.4 设备管理 17 Chapter 1 Introduction to Computer 18 1.1 The Basic Principle of Computer 18 1.1.1 Computer Architecture 18 1.1.2 Computer System 19 1.2 Operating System Concepts 20 1.2.1 Operating System Definitions 20 1.2.2 Use of the Operating System 21 1.2.3 Operating System Several Related Concepts 22 1.3 System Components 23 1.3.1 Process Management 23 1.3.2 Memory Management 24 1.3.3 File-System Management 25 1.3.4 I/O Systems 26 习题 26 第2章 进程管理 29 2.1 计算机程序的执行 29 2.1.1 计算机程序执行 29 2.1.2 多道程序的执行 30 2.2 进程 30 2.2.1 进程概念的引入 30 2.2.2 进程的概念 31 2.2.3 进程与程序的关系 31 2.2.4 进程的特征 32 2.3 进程控制块 32 2.3.1 进程控制块概述 32 2.3.2 进程控制块的内容 32 2.3.3 Linux的进程控制块 33 2.3.4 进程控制块的组织方式 34 2.4 进程的状态 35 2.4.1 进程基本状态 35 2.4.2 进程基本状态的转换 36 2.4.3 带挂起的进程状态 37 2.5 进程控制 38 2.5.1 进程的创建 38 2.5.2 进程的终止 40 2.6 处理机调度 41 2.6.1 处理机调度的层次 41 2.6.2 进程调度的功能及实现方式 43 2.7 调度算法 45 2.7.1 调度算法的性能评价准则 45 2.7.2 先来先服务调度算法 46 2.7.3 短作业优先调度算法 47 2.7.4 高优先权优先调度算法 49 2.7.5 基于时间片的轮转调度算法 50 2.8 实时调度 52 2.8.1 实时调度的基本条件 53 2.8.2 实时调度算法 55 Chapter 2 Process Management 58 2.1 Process Concepts 58 2.1.1 Process Concepts 58 2.1.2 Process and Program 58 2.2 Process Control Block 59 2.2.1 Process Control Block 59 2.2.2 Process Control Block Contents 59 2.3 Process State 60 2.3.1 Basic States of a Process 60 2.3.2 Process State Change 61 2.3.3 Process State with the Pending 62 2.4 Operations on Processes 63 2.4.1 Process Creation 63 2.4.2 Termination of Process 64 2.5 CPU Scheduling 65 2.5.1 Queues and Schedulers 65 2.5.2 Schedule Criteria 68 2.5.3 First-Come, First-Served Scheduling 69 2.5.4 Shortest-Job-First Scheduling 70 2.5.5 Priority Scheduling 72 2.5.6 Round-Robin Scheduling 73 习题 74 第3章 进程同步 78 3.1 计算机程序的并发执行 78 3.1.1 程序的并发执行 78 3.1.2 前趋图 80 3.2 进程同步 81 3.2.1 临界资源与临界区 81 3.2.2 信号量 82 3.2.3 进程同步 83 3.2.4 改进的信号量机制 84 3.3 经典同步问题 88 3.3.1 生产者-消费者问题 88 3.3.2 读者-写者问题 91 3.3.3 哲学家问题 93 3.4 死锁 94 3.4.1 死锁的产生 94 3.4.2 预防死锁 96 3.4.3 死锁的检测与解除 101 3.5 管程 103 Chapter 3 Process Synchronization 106 3.1 Process Synchronization 106 3.1.1 Critical Section 106 3.1.2 Semaphore 106 3.2 Classic Problems of Synchronization 110 3.2.1 Producer-Consumer (Bounded-Buffer) Problem 110 3.2.2 The Readers-Writers Problem 111 3.3 Deadlocks 113 3.3.1 Causes of Deadlocks 113 3.3.2 Deadlock Avoidance 115 习题 119 第4章 进程通信与多线程 126 4.1 进程通信 126 4.1.1 共享存储区通信 126 4.1.2 消息传递系统 127 4.1.3 管道通信 130 4.1.4 Socket通信 131 4.2 多核技术 134 4.2.1 并行计算机 135 4.2.2 多核处理器 136 4.2.3 操作系统对多核处理器的支持方法 137 4.3 线程与线程管理 139 4.3.1 线程 139 4.3.2 线程管理 141 4.4 多线程的实现 143 4.4.1 典型的实现方式 143 4.4.2 用户级线程实现 145 4.4.3 核心级线程实现 146 Chapter 4 Interprocess Communicationand and Multi-Threading 148 4.1 Interprocess Communication 148 4.1.1 Shared-Memory Systems 148 4.1.2 Message-Passing Systems 148 4.1.3 pipe 150 4.1.4 Socket Communication 151 4.2 Multiprocessor Systems 151 4.3 Threads 152 4.3.1 Motivation 152 4.3.2 Multithreading Models 153 习题 154 第5章 内存管理 155 5.1 重定位 155 5.2 分区式管理 156 5.2.1 单一连续区分配 157 5.2.2 固定分区分配 157 5.2.3 可变式分区 159 5.3 分页式管理 164 5.3.1 分页的基本工作原理 164 5.3.2 动态地址变换 166 5.3.3 快表 168 5.3.4 两级和多级页表 169 5.4 分段式管理 171 5.4.1 分段的基本工作原理 171 5.4.2 地址变换 172 5.4.3 分段管理的信息共享 173 5.5 段页式管理 174 5.5.1 段页式的基本工作原理 174 5.5.2 地址变换 175 Chapter 5 Memory Management 177 5.1 Address Binding 177 5.2 Continuous Memory Allocation 179 5.3 Paging 181 5.3.1 Basic Method 181 5.3.2 Caching 183 5.3.4 Hierarchical Paging 185 5.4 Segmentation 185 习题 187 第6章 虚拟存储器 192 6.1 虚拟存储器概述 192 6.1.1 虚拟存储器的引入 192 6.1.2 交换技术 193 6.2 请求页式管理 195 6.2.1 程序的局部性原理 195 6.2.2 工作集 195 6.2.3 缺页中断 196 6.2.4 地址变换 197 6.2.5 物理块的分配 199 6.2.6 调页策略 201 6.3 页面置换算法 202 6.3.1 *佳置换算法 202 6.3.2 先进先出页面置换算法 203 6.3.3 *近*久未使用置换算法 203 6.3.4 Clock置换算法 205 6.3.5 其他置换算法 206 6.4 请求段式管理 207 6.4.1 段表机制 207 6.4.2 缺段中断机制 207 6.4.3 地址变换机制 208 6.4.4 分段的共享与保护 208 Chapter 6 Virtual Memory 210 6.1 Virtual Memory Concept 210 6.1.1 Background 210 6.1.2 Shared Pages and Swapping 211 6.2 Demand Paging 213 6.2.1 Locality Model 213 6.2.2 Working-Set Model 213 6.2.3 Page Faults 214 6.2.4 Address Translation 215 6.2.5 Allocation of Frames 216 6.3 Page Replacement Algorithms 217 6.3.1 First In First Out Page Replacement 217 6.3.2 Optimal Page Replacement 218 6.3.3 Least-Recently Used Page Replacement 219 6.3.4 Clock (Second Chance) Algorithm 220 习题 221 第7章 文件管理 225 7.1 文件和文件系统 225 7.1.1 文件 225 7.1.2 文件系统 226 7.2 文件的逻辑组织和物理存储 227 7.2.1 文件的逻辑结构 227 7.2.2 文件的物理存储 229 7.3 存储空间的管理 232 7.3.1 空闲表法 233 7.3.2 空闲块链表法 233 7.3.3 位示图法 233 7.3.4 成组链接法 234 7.4 文件目录 236 7.4.1 文件控制块 236 7.4.2 索引节点 236 7.4.3 目录结构 237 7.5 文件的共享与保护 239 7.5.1 文件的共享 240 7.5.2 文件的保护 240 7.5.3 文件的保密 241 Chapter 7 File Management 243 7.1 File and File System 243 7.1.1 File Concept 243 7.1.2 File-System 245 7.2 File Structure and Storage 246 7.2.1 File Structure 246 7.2.2 Allocation Methods 248 7.3 Free-Space Management 251 7.3.1 Bit Vector 251 7.3.2 Linked List 252 7.3.3 Grouping 252 7.3.4 Counting 253 7.4 Directory 253 7.4.1 Inodes 253 7.4.2 Directory Structure 254 习题 254 第8章 设备管理 259 8.1 I/O系统的硬件 259 8.1.1 I/O设备 259 8.1.2 设备控制器 260 8.1.3 I/O通道 262 8.2 I/O控制方式 263 8.2.1 程序I/O方式 263 8.2.2 中断控制方式 263 8.2.3 直接存取方式 264 8.2.4 I/O通道方式 264 8.3 I/O软件 265 8.3.1 I/O软件的设计目标和层次结构 265 8.3.2 用户层的I/O软件 266 8.3.3 设备独立性软件 266 8.3.4 设备驱动程序 267 8.3.5 中断处理程序 268 8.4 缓冲管理 269 8.4.1 缓冲技术概述 269 8.4.2 单缓冲和双缓冲 270 8.4.3 循环缓冲 271 8.4.4 缓冲池 273 8.5 设备分配 274 8.5.1 设备分配中的数据结构 274 8.5.2 设备分配应考虑的因素 275 8.5.3 独占设备分配程序 277 8.5.4 SPOOLing技术 277 8.6 磁盘存储器管理 279 8.6.1 磁盘存储器简述 279 8.6.2 磁盘调度算法 280 8.6.3 独立磁盘冗余阵列 283 Chapter 8 I/O Systems 285 8.1 I/O Hardware 285 8.2 I/O Control 286 8.2.1 Polling 286 8.2.2 Interrupts 287 8.2.3 Direct Memory Access 288 8.3 Principles of I/O Software 288 8.3.1 Goals of I/O Software 289 8.3.2 Interrupt Handlers 289 8.3.3 Device Drivers 290 8.4 Buffering and Device Management 291 8.4.1 I/O Scheduling 291 8.4.2 Buffering 292 8.4.3 Streaming 293 8.4.4 Spooling and Device Reservation 294 习题 295 习题参考答案 298 参考文献 317 新编计算机操作系统双语教程