操作系統(tǒng)概念——Java 實現(xiàn)（第七版）

前言

20世紀(jì)末，以計算機(jī)和通信技術(shù)為代表的信息科學(xué)和技術(shù)對世界經(jīng)濟(jì)、科技、軍事、教育和文化等產(chǎn)生了深刻影響。信息科學(xué)技術(shù)的迅速普及和應(yīng)用，帶動了世界范圍信息產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，為許多國家?guī)砹素S厚的回報。進(jìn)入2l世紀(jì)，尤其隨著我國加入WTO，信息產(chǎn)業(yè)的國際競爭將更加激烈。我國信息產(chǎn)業(yè)雖然在20世紀(jì)末取得了迅猛發(fā)展，但與發(fā)達(dá)國家相比，甚至與印度、愛爾蘭等國家相比，還有很大差距。國家信息化的發(fā)展速度和信息產(chǎn)業(yè)的國際競爭能力，最終都將取決于信息科學(xué)技術(shù)人才的質(zhì)量和數(shù)量。引進(jìn)國外信息科學(xué)和技術(shù)優(yōu)秀教材，在有條件的學(xué)校推動開展英語授課或雙語教學(xué)，是教育部為加快培養(yǎng)大批高質(zhì)量的信息技術(shù)人才采取的一項重要舉措。為此，教育部要求由高等教育出版社首先開展信息科學(xué)和技術(shù)教材的引進(jìn)試點(diǎn)工作。同時提出了兩點(diǎn)要求，一是要高水平，二是要低價格。在高等教育出版社和信息科學(xué)技術(shù)引進(jìn)教材專家組的努力下，經(jīng)過比較短的時間，第一批弓l進(jìn)的20多種教材已經(jīng)陸續(xù)出版。這套教材出版后受到了廣泛的好評，其中有不少是世界信息科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域著名專家、教授的經(jīng)典之作和反映信息科學(xué)技術(shù)最新進(jìn)展的優(yōu)秀作品，代表了目前世界信息科學(xué)技術(shù)教育的一流水平，而且價格也是最優(yōu)惠的，與國內(nèi)同類自編教材相當(dāng)。這項教材弓l進(jìn)工作是在教育部高等教育司和高等教育出版社的共同組織下，由國內(nèi)信息科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的專家、教授廣泛參與，在對大量國外教材進(jìn)行多次遴選的基礎(chǔ)上，參考了國內(nèi)和國外著名大學(xué)相關(guān)專業(yè)的課程設(shè)置進(jìn)行系統(tǒng)引進(jìn)的。其中，John Wiley公司出版的貝爾實驗室信息科學(xué)研究中心副總裁silberschatz教授的經(jīng)典著作《操作系統(tǒng)概念》，是我們經(jīng)過反復(fù)談判，做了很多努力才得以引進(jìn)的。William Stallings先生曾編寫了在美國深受歡迎的信息科學(xué)技術(shù)系列教材，其中有多種教材獲得過美國教材和學(xué)術(shù)著作者協(xié)會頒發(fā)的計算機(jī)科學(xué)與工程教材獎，這批弓I進(jìn)教材中就有他的兩本著作。留美中國學(xué)者Jiawei Han先生的《數(shù)據(jù)挖掘》是該領(lǐng)域中具有里程碑意義的著作。由達(dá)特茅斯學(xué)院Fhomas Cormen和麻省理工學(xué)院、哥倫比亞大學(xué)的幾位學(xué)者共同編著的經(jīng)典著作《算法導(dǎo)論》，在經(jīng)歷了11年的錘煉之后于2001年出版了第二版。目前任教于美國Massachusetts大學(xué)的James Kurose教授，曾在美國三所高校先后10次獲得杰出教師或杰出教學(xué)獎，由他主編的《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》出版后，以其體系新穎、內(nèi)容先進(jìn)而備受歡迎。

內(nèi)容概要

　　當(dāng)今的操作系統(tǒng)如何工作？Abraham Silberschatz、Peter Baer Galvin和Greg Gagne將帶你盡快了解計算機(jī)操作系統(tǒng)的所有關(guān)鍵概念。采用流行的Java編程語言，此新版本以通俗易懂的方式引導(dǎo)你全面了解操作系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)，從而使你在進(jìn)行更高級的計算機(jī)工作時能應(yīng)用到許多系統(tǒng)中。　　《國外優(yōu)秀信息科學(xué)與技術(shù)系列教學(xué)用書·操作系統(tǒng)概念：Java實現(xiàn)(第7版翻譯版)》第七版重新作了更新，包括當(dāng)前最新的主題、應(yīng)用及設(shè)計，以幫助你縮小理論與實踐之間的差距。全書結(jié)合客戶機(jī)一服務(wù)器模式，帶你逐步學(xué)習(xí)編程的主要內(nèi)容?！　o論你是新學(xué)Java，或是已經(jīng)采用了Java，你都將欣賞Java Primer所包含的富有思想的內(nèi)容。版式設(shè)計使你更方便學(xué)習(xí)章節(jié)、豐富的例子、編程練習(xí)等，以幫助你吸收和加強(qiáng)所學(xué)的知識。通過這些全面的支持，你將有信心盡快進(jìn)入操作系統(tǒng)設(shè)計的世界。

作者簡介

作者：（美國）西爾伯查茨（Abraham Silberschatz） （美國）高爾文（Peter Bear Galvin） （美國）加根（Greg Gagne） 譯者：鄭扣根

書籍目錄

第一部分 概述第1章 導(dǎo)論1.1 操作系統(tǒng)做什么1.1.1 用戶視角1.1.2 系統(tǒng)視角1.1.3 定義操作系統(tǒng)1.2 計算機(jī)系統(tǒng)組織1.2.1 計算機(jī)系統(tǒng)操作1.2.2 存儲結(jié)構(gòu)1.2.3 I／O結(jié)構(gòu)1.3計算機(jī)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)1.3.1 單處理器系統(tǒng)1.3.2 多處理器系統(tǒng)1.3.3 集群系統(tǒng)1.4 操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.5 操作系統(tǒng)操作1.5.1 雙重模式操作1.5.2 定時器1.6 進(jìn)程管理1.7 內(nèi)存管理1.8 存儲管理1.8.1 文件系統(tǒng)管理1.8.2 大容量存儲器管理1.8.3 高速緩存1.8.4 I／O系統(tǒng)1.9 保護(hù)和安全1.10 分布式系統(tǒng)1.11 專用系統(tǒng)1.11.1 實時嵌入式系統(tǒng)1.11.2 多媒體系統(tǒng)1.11.3 手持系統(tǒng)1.12計算環(huán)境1.12.1 傳統(tǒng)計算1.12.2 客戶機(jī)一服務(wù)器計算1.12.3 對等計算1.12.4.基于Web的計算1.13 小結(jié)習(xí)題文獻(xiàn)注記第2章 操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.1 操作系統(tǒng)服務(wù)2.2 操作系統(tǒng)的用戶界面2.2.1 命令解釋程序2.2.2 圖形用戶界面2.2.3 界面選擇2.3 系統(tǒng)調(diào)用2.4 系統(tǒng)調(diào)用類型2.4.1 進(jìn)程控制2.4.2 文件管理2.4.3 設(shè)備管理2.4..4 信息維護(hù)2.4.5 通信2.5 系統(tǒng)程序2.6 操作系統(tǒng)設(shè)計和實現(xiàn)2.6.1 設(shè)計目標(biāo)2.6.2 機(jī)制與策略2.6.3 實現(xiàn)2.7 操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.7.1 簡單結(jié)構(gòu)2.7.2 分層法2.7.3 微內(nèi)核2.7.4 模塊2.8 虛擬機(jī)2.8.1 實現(xiàn)2.8.2 優(yōu)點(diǎn)2.8.3 實例：VMware2.9 Java2.9.1 Java編程語言2.9.2 Java API2.9.3 Java虛擬機(jī)2.9.4.Java開發(fā)環(huán)境2.9.5.Java操作系統(tǒng)2.10 操作系統(tǒng)生成2.11 系統(tǒng)啟動2.12 小結(jié)習(xí)題項目：向Linux內(nèi)核增加一個系統(tǒng)調(diào)用文獻(xiàn)注記第二部分 進(jìn)程管理第3章 進(jìn)程3.1 進(jìn)程概念3.1.1 進(jìn)程3.1.2 進(jìn)程狀態(tài)3.1.3 進(jìn)程控制塊3.1.4 線程3.2 進(jìn)程調(diào)度3.2.1 調(diào)度隊列3.2.2 調(diào)度程序3.2.3 上下文切換3.3 進(jìn)程操作3.3.1 進(jìn)程創(chuàng)建3.3.2 進(jìn)程終止3.4 進(jìn)程間通信3.4.1 共享內(nèi)存系統(tǒng)3.4.2 消息傳遞系統(tǒng)3.5 IPC系統(tǒng)的實例3.5.1 Mach3.5.2 Windows XP3.6 客戶機(jī)一服務(wù)器通信3.6.1 套接字3.6.2 遠(yuǎn)程過程調(diào)用3.6.3 遠(yuǎn)程方法調(diào)用3.7 小結(jié)習(xí)題項目：創(chuàng)建一個shell接口文獻(xiàn)注記第4章 線程4.1 概述4.1.1 動機(jī)4.1.2 優(yōu)點(diǎn)4.2 多線程模型4.2.1 多對一模型4.2.2 一對一模型4.2.3 多對多模型4.3 線程庫4.3.1 Pthread4.3.2 Win32線程4.4 Java線程4.4.1 Java線程狀態(tài)4.4.2 ，JVM和宿主操作系統(tǒng)4.4.3 生產(chǎn)者——消費(fèi)者問題的多線程解決方案4.5 多線程問題4.5.1 系統(tǒng)調(diào)用fork()和exec()4.5.2 取消4.5.3 信號處理4.5.4 線程池4.5.5 線程特定數(shù)據(jù)4.5.6 調(diào)度程序激活4.6 操作系統(tǒng)實例4.6.1 Windows XP線程4.6.2 Linux線程4.7 小結(jié)習(xí)題項目：矩陣乘法文獻(xiàn)注記第5章 CPU調(diào)度5.1 基本概念5.1.1 CPU／O區(qū)間周期5.1.2 CPU調(diào)度程序5.1.3 搶占調(diào)度5.1.4 分派程序5.2 調(diào)度準(zhǔn)則5.3 調(diào)度算法5.3.1 先到先服務(wù)調(diào)度5.3.2 最短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度5.3.3 優(yōu)先級調(diào)度5.3.4 輪轉(zhuǎn)調(diào)度5.3.5 多級隊列調(diào)度5.3.6 多級反饋隊列調(diào)度5.4 多處理器調(diào)度5.4.1 多處理器調(diào)度的方法5.4.2 處理器親和性5.4.3 負(fù)載平衡5.4.4 對稱多線程5.5 線程調(diào)度5.5.1 競爭范圍5.5.2 Pthread調(diào)度5.6 操作系統(tǒng)實例5.6.1 Solaris調(diào)度5.6.2 Windows XP調(diào)度5.6.3 Linux調(diào)度5.7 Java調(diào)度5.7.1 線程優(yōu)先級5.7.2 Solaris上的Java線程調(diào)度5.8 算法評估5.8.1 確定性建模5.8.2 排隊模型5.8.3 模擬5.8.4 實現(xiàn)5.9 小結(jié)習(xí)題文獻(xiàn)注記第6章 進(jìn)程同步6.1 背景6.2 臨界區(qū)問題6.3 Peterson算法6.4 硬件同步6.5 信號量6.5.1 用法6.5.2 實現(xiàn)6.5.3 死鎖與饑餓6.6 經(jīng)典同步問題6.6.1 有限緩沖問題6.6.2 讀者一寫者問題6.6.3 哲學(xué)家進(jìn)餐問題6.7 管程6.7.1 使用6.7.2 哲學(xué)家就餐問題的管程解決方案6.8 Java同步6.8.1 有限緩沖區(qū)6.8.2 多重通知6.8.3 讀者一寫者問題6.8.4 塊同步6.8.5 同步規(guī)則6.8.6 處理Interrupted Exception6.8.7 Java并發(fā)特性6.9 同步實例6.9.1 Solaris同步6.9.2 Windows XP同步6.9 13Linux同步6.9.4 Pthread同步6.10 原子事務(wù)6.10.1 系統(tǒng)模型6.10.2 基于日志的恢復(fù)6.10.3 檢查點(diǎn)6.10.4 并發(fā)原子操作6.11 小結(jié)習(xí)題文獻(xiàn)注記第7章 死鎖7.1 系統(tǒng)模型7.2 死鎖特征7.2.1 必要條件7.2.2 資源分配圖7.3 死鎖處理方法7.3.1 三種主要方法7.3.2 Java中的死鎖處理7.4 死鎖預(yù)防7.4.1 互斥7.4.2 占有并等待7.4.3 非搶占7.4.4 循環(huán)等待7.5 死鎖避免7.5.1 安全狀態(tài)7.5.2 資源分配圖算法7.5.3 銀行家算法7.6 死鎖檢測7.6.1 每種資源類型只有單個實例7.6.2 每種資源類型可有多個實例7.6.3 應(yīng)用檢測算法7.7 死鎖恢復(fù)7.7.1 進(jìn)程終止7.7.2 資源搶占7.8 小結(jié)習(xí)題項目：銀行家算法文獻(xiàn)注記第三部分 內(nèi)存管理第8章 內(nèi)存管理8.1 背景8.1.1 基本硬件8.1.2 地址綁定8.1.3 邏輯地址空間與物理地址空間8.1.4 動態(tài)加載8.1.5 動態(tài)鏈接與共享庫8.2 交換8.3 連續(xù)內(nèi)存分配8.3.1 內(nèi)存映射與保護(hù)8.3.2 內(nèi)存分配8.3.3 碎片8.4 分頁8.4.1 基本方法8.4.2 硬件支持8.4.3 保護(hù)8.4.4 共享頁8.5 頁表結(jié)構(gòu)8.5.1 層次頁表8.5.2 哈希頁表8.5.3 反向頁表8.6 分段8.6.1 基本方法8.6.2 硬件8.7 實例Intel Pentium8.7.1 Pentium分段8.7.2 Pentium分頁8.7.3 Pentium系統(tǒng)上的Linux8.8 小結(jié)習(xí)題文獻(xiàn)注記第9章 虛擬內(nèi)存9.1 背景9.2 按需調(diào)頁9.2.1 基本概念9.2.2 按需調(diào)頁的性能9.3 寫時復(fù)制9.4.頁面置換9.4.1 基本頁置換9.4.2 FIFO頁置換9.4.3 最優(yōu)置換9.4.4 LRU頁置換9.4.5 近似LRU頁置換9.4.6 基于計數(shù)的頁置換9.4.7 頁緩沖算法9.4.8 應(yīng)用程序與頁置換9.5.9 貞分配9.5.1 幀的最少數(shù)量9.5.2 分配算法9.5.3 全局分配與局部分配9.6 系統(tǒng)顛簸9.6.1 系統(tǒng)顛簸的原因9.6.2 工作集合模型9.6.3 頁錯誤頻率9.7 內(nèi)存映射文件9.7.1 基本機(jī)制……第四部分 存儲管理第10章 文件系統(tǒng)接口第11章 文件系統(tǒng)實現(xiàn)第12章 大容量存儲器的結(jié)構(gòu)第13章 I/O輸入系統(tǒng)第五部分 保護(hù)與安全第14章 保護(hù)第15章 安全第六部分 分布式系統(tǒng)第16章 分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第17章 分布式文件系統(tǒng)第18章 分布式協(xié)調(diào)第七部分 特殊用途系統(tǒng)第20章 多媒體系統(tǒng)第八部分 案例研究第21章 Linux系統(tǒng)第22章 Windows XP 第23章 有影響的操作系統(tǒng)參考文獻(xiàn)原版相關(guān)內(nèi)容引用表英漢名詞對照表

章節(jié)摘錄

插圖：中斷是計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的重要部分。每一種計算機(jī)設(shè)計都有自己的中斷機(jī)制，但是有些功能是共同的。中斷必須將控制權(quán)轉(zhuǎn)交給合適的中斷服務(wù)例程。處理轉(zhuǎn)移的簡單方法是調(diào)用一個通用例程以檢查中斷信息。接著，該例程會調(diào)用相應(yīng)的中斷處理程序。不過，處理中斷要快，由于只有少量的預(yù)先定義的中斷可能發(fā)生，所以可使用中斷例程的指針表來加快處理。這樣通過指針表可間接調(diào)用中斷例程，而不需要通過其他中間例程。通常，指針表位于低地址內(nèi)存（前100左右的存儲單元）。這些存儲單元包含各種設(shè)備的中斷服務(wù)例程的地址。這種地址的數(shù)組或中斷向量（interrupt vector）可通過唯一設(shè)備號來索引（對于給定的中斷請求），以提供設(shè)備的中斷例程的地址。許多操作系統(tǒng)，如Windows或UNⅨ，都采用這種方式來處理中斷。中斷體系結(jié)構(gòu)也必須保存被中斷指令的地址。許多舊的設(shè)計簡單地在固定位置（或在可用設(shè)備號來索引的地址）中保存中斷地址。更為現(xiàn)代的體系結(jié)構(gòu)將返回系統(tǒng)棧中的地址。如果中斷處理程序需要修改處理器狀態(tài)，如修改寄存器的值，它必須明確地保存當(dāng)前狀態(tài)并在返回之前恢復(fù)該狀態(tài)。在處理中斷之后，保存的返回地址會裝入程序計數(shù)器，被中斷的計算可以重新開始，就好像中斷沒有發(fā)生過。

編輯推薦

《操作系統(tǒng)概念:Java實現(xiàn)(第7版)(翻譯版)》：權(quán)威性——教育部高等教育司推薦、教育部高等學(xué)校信息科學(xué)與技術(shù)引進(jìn)教材專家組遴選；系統(tǒng)性——覆蓋計算機(jī)專業(yè)主干課程和非計算機(jī)專業(yè)計算機(jī)基礎(chǔ)課程；先進(jìn)性——著名計算機(jī)專家近兩年的最新著作，內(nèi)容體系先進(jìn)；經(jīng)濟(jì)性——價格與國內(nèi)自編教材相當(dāng)，是國內(nèi)引進(jìn)教材中價格最低的。

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