本书既是关于操作系统概念、结构和机制的教材,目的是尽可能清楚和全面地展示现代操作系统的本质和特点;也是讲解操作系统的经典教材,不仅系统地讲述了操作系统的基本概念、原理和方法,而且以当代*流行的操作系统Windows 10、UNIX、Android、Linux为例,展现了当代操作系统的本质和特点。全书共分背景知识、进程、内存、调度、输入/输出和文件、嵌入式系统六部分,内容包括计算机系统概述、操作系统概述、进程描述和控制、线程、并发性:互斥和同步、并发:死锁和饥饿、内存管理、虚拟内存、单处理器调度、多处理器和实时调度、I/O管理和磁盘调度、文件管理、嵌入式操作系统、虚拟机、计算机**技术、云操作系统和IoT操作系统等。此外,本书配套网站提供了及时、生动的材料。

**部分 背景知识 第1章 计算机系统概述2 1.1 基本构成2 1.2 微处理器的发展3 1.3 指令的执行4 1.4 中断6 1.4.1 中断和指令周期7 1.4.2 中断处理8 1.4.3 多个中断10 1.5 存储器的层次结构11 1.6 高速缓存13 1.6.1 动机13 1.6.2 高速缓存原理13 1.6.3 高速缓存设计15 1.7 直接内存存取15 1.8 多处理器和多核计算机组织结构16 1.8.1 对称多处理器16 1.8.2 多核计算机17 1.9 关键术语、复习题和习题19 1.9.1 关键术语19 1.9.2 复习题19 1.9.3 习题19 附录1A 两级存储器的性能特征21 第2章 操作系统概述26 2.1 操作系统的目标和功能26 2.1.1 作为用户/计算机接口的 操作系统26 2.1.2 作为资源管理器的操作系统27 2.1.3 操作系统的易扩展性28 2.2 操作系统的演化29 2.2.1 串行处理29 2.2.2 简单批处理系统29 2.2.3 ���道批处理系统31 2.2.4 分时系统33 2.3 主要成就34 2.3.1 进程34 2.3.2 内存管理36 2.3.3 信息保护和**37 2.3.4 调度和资源管理38 2.4 现代操作系统的特征39 2.5 容错性40 2.5.1 基本概念41 2.5.2 错误41 2.5.3 操作系统机制42 2.6 多处理器和多核操作系统设计 考虑因素42 2.6.1 对称多处理器操作系统设计 考虑因素42 2.6.2 多核操作系统设计考虑因素43 2.7 微软Windows系统简介44 2.7.1 背景44 2.7.2 体系结构44 2.7.3 客户-服务器模型46 2.7.4 线程和SMP47 2.7.5 Windows对象47 2.8 传统的UNIX系统48 2.8.1 历史48 2.8.2 描述49 2.9 现代UNIX系统50 2.9.1 System V Release 4(SVR4)51 2.9.2 BSD51 2.9.3 Solaris 1151 2.10 Linux操作系统51 2.10.1 历史51 2.10.2 模块结构52 2.10.3 内核组件53 2.11 Android55 2.11.1 Android软件体系结构56 2.11.2 Android运行时57 2.11.3 Android系统体系结构59 2.11.4 活动60 2.11.5 电源管理60 2.12 关键术语、复习题和习题60 2.12.1 关键术语60 2.12.2 复习题61 2.12.3 习题61 第二部分 进程 第3章 进程描述和控制64 3.1 什么是进程64 3.1.1 背景64 3.1.2 进程和进程控制块65 3.2 进程状态66 3.2.1 两状态进程模型67 3.2.2 进程的创建和终止68 3.2.3 五状态模型69 3.2.4 被挂起的进程71 3.3 进程描述74 3.3.1 操作系统的控制结构75 3.3.2 进程控制结构75 3.4 进程控制79 3.4.1 执行模式79 3.4.2 进程创建80 3.4.3 进程切换81 3.5 操作系统的执行82 3.5.1 无进程内核82 3.5.2 在用户进程内运行83 3.5.3 基于进程的操作系统84 3.6 UNIX SVR4进程管理84 3.6.1 进程状态84 3.6.2 进程描述85 3.6.3 进程控制87 3.7 小结87 3.8 关键术语、复习题和习题88 3.8.1 关键术语88 3.8.2 复习题88 3.8.3 习题88 第4章 线程91 4.1 进程和线程91 4.1.1 多线程91 4.1.2 线程的功能93 4.2 线程分类95 4.2.1 用户级和内核级线程95 4.2.2 其他方案97 4.3 多核和多线程99 4.3.1 多核系统上的软件性能99 4.3.2 应用示例:Valve游戏软件100 4.4 Windows的进程和线程管理101 4.4.1 后台任务管理和应用生命 周期102 4.4.2 Windows进程103 4.4.3 进程对象和线程对象103 4.4.4 多线程104 4.4.5 线程状态104 4.4.6 对操作系统子系统的支持105 4.5 Solaris的线程和SMP管理106 4.5.1 多线程体系结构106 4.5.2 动机106 4.5.3 进程结构107 4.5.4 线程的执行108 4.5.5 把中断当作线程108 4.6 Linux的进程和线程管理109 4.6.1 Linux任务109 4.6.2 Linux线程110 4.6.3 Linux命名空间111 4.7 Android的进程和线程管理112 4.7.1 安卓应用112 4.7.2 活动113 4.7.3 进程和线程114 4.8 Mac OS X的GCD技术114 4.9 小结116 4.10 关键术语、复习题和习题116 4.10.1 关键术语116 4.10.2 复习题116 4.10.3 习题117 第5章 并发:互斥和同步121 5.1 互斥:软件解决方法122 5.1.1 Dekker算法122 5.1.2 Peterson算法125 5.2 并发的原理126 5.2.1 一个简单的例子127 5.2.2 竞争条件128 5.2.3 操作系统关注的问题128 5.2.4 进程的交互128 5.2.5 互斥的要求131 5.3 互斥:硬件的支持131 5.3.1 中断禁用131 5.3.2 专用机器指令132 5.4 信号量133 5.4.1 互斥136 5.4.2 生产者/消费者问题137 5.4.3 信号量的实现142 5.5 管程142 5.5.1 使用信号的管程142 5.5.2 使用通知和广播的管程145 5.6 消息传递146 5.6.1 同步147 5.6.2 寻址148 5.6.3 消息格式149 5.6.4 排队原则149 5.6.5 互斥149 5.7 读者/写者问题150 5.7.1 读者优先151 5.7.2 写者优先152 5.8 小结154 5.9 关键术语、复习题和习题154 5.9.1 关键术语154 5.9.2 复习题154 5.9.3 习题155 第6章 并发:死锁和饥饿164 6.1 死锁原理164 6.1.1 可重用资源167 6.1.2 可消耗资源167 6.1.3 资源分配图168 6.1.4 死锁的条件169 6.2 死锁预防169 6.2.1 互斥170 6.2.2 占有且等待170 6.2.3 不可抢占170 6.2.4 循环等待170 6.3 死锁避免170 6.3.1 进程启动拒绝171 6.3.2 资源分配拒绝171 6.4 死锁检测174 6.4.1 死锁检测算法174 6.4.2 恢复175 6.5 一种综合的死锁策略175 6.6 哲学家就餐问题176 6.6.1 基于信号量的解决方案177 6.6.2 基于管程的解决方案178 6.7 UNIX并发机制178 6.7.1 管道179 6.7.2 消息179 6.7.3 共享内存179 6.7.4 信号量179 6.7.5 信号180 6.8 Linux内核并发机制180 6.8.1 原子操作181 6.8.2 自旋锁182 6.8.3 信号量183 6.8.4 屏障184 6.9 Solaris线程同步原语185 6.9.1 互斥锁186 6.9.2 信号量186 6.9.3 多读者/单写者锁186 6.9.4 条件变量187 6.10 Windows的并发机制187 6.10.1 等待函数187 6.10.2 分派器对象187 6.10.3 临界区188 6.10.4 轻量级读写锁和条件变量188 6.10.5 锁无关同步机制189 6.11 Android进程间通信189 6.12 小结190 6.13 关键术语、复习题和习题190 6.13.1 关键术语190 6.13.2 复习题190 6.13.3 习题191 第三部分 内存 第7章 内存管理196 7.1 内存管理的需求196 7.1.1 重定位196 7.1.2 保护197 7.1.3 共享197 7.1.4 逻辑组织197 7.1.5 物理组织198 7.2 内存分区198 7.2.1 固定分区198 7.2.2 动态分区200 7.2.3 伙伴系统202 7.2.4 重定位203 7.3 分页204 7.4 分段206 7.5 小结207 7.6 关键术语、复习题和习题207 7.6.1 关键术语207 7.6.2 复习题208 7.6.3 习题208 附录7A 加载和链接210 第8章 虚拟内存214 8.1 硬件和控制结构214 8.1.1 局部性和虚拟内存215 8.1.2 分页216 8.1.3 分段222 8.1.4 段页式223 8.1.5 保护和共享224 8.2 操作系统软件224 8.2.1 读取策略225 8.2.2 放置策略226 8.2.3 置换策略226 8.2.4 驻留集管理230 8.2.5 清除策略234 8.2.6 加载控制234 8.3 UNIX和Solaris内存管理235 8.3.1 分页系统235 8.3.2 内核内存分配器237 8.4 Linux内存管理238 8.4.1 虚拟内存239 8.4.2 内核内存分配240 8.5 Windows内存管理240 8.5.1 Windows虚拟地址映射241 8.5.2 Windows分页241 8.5.3 Windows交换242 8.6 Android内存管理242 8.7 小结242 8.8 关键术语、复习题和习题243 8.8.1 关键术语243 8.8.2 复习题243 8.8.3 习题243 第四部分 调度 第9章 单处理器调度248 9.1 处理器调度的类型248 9.1.1 长程调度249 9.1.2 中程调度250 9.1.3 短程调度250 9.2 调度算法250 9.2.1 短程调度规则250 9.2.2 优先级的使用251 9.2.3 选择调度策略252 9.2.4 性能比较258 9.2.5 公平共享调度261 9.3 传统的UNIX调度263 9.4 小结264 9.5 关键术语、复习题和习题264 9.5.1 关键术语264 9.5.2 复习题264 9.5.3 习题265 第10章 多处理器、多核和实时调度268 10.1 多处理器和多核调度268 10.1.1 粒度268 10.1.2 设计问题269 10.1.3 进程调度270 10.1.4 线程调度271 10.1.5 多核线程调度275 10.2 实时调度276 10.2.1 背景276 10.2.2 实时操作系统的特点276 10.2.3 实时调度278 10.2.4 限期调度279 10.2.5 速率单调