操作系统：精髓与设计原理（原书第6版）

《操作系统:精髓与设计原理（原书第6版）》是计算机界巨擘William Stallings的经典著作之一，其第4版曾获得美国计算机科学与工程类大奖，得到了全球计算机教育界和工程技术人员的好评。书中不仅全面地讲述了操作系统的基本概念、原理和方法，而且还以当代最流行的操作系统为例，全面清楚地展现了当代操作系统的本质和特点。作者针对近几年操作系统领域的最新变化，对操作系统的设计原理进行深入的阐述，同时将其对操作系统整个领域全面而深入的理解呈现给读者。
《操作系统:精髓与设计原理（原书第6版）》特色
·选择WirldowsVista、LJNIX和Linux三个操作系统作为示例，以帮助读者熟悉当代操作系统的设计原理和实现问题。
·新增嵌入式操作系统一章，讨论了嵌入式操作系统的基本特点，并给出了两个实例系统：TinyOS和eCos。
·在第5版的基础上扩展了计算机安全的相关内容，包括计算机安全威胁和计算机安全技术。
·扩展和更新了并发的相关内容，并增加了有关游戏软件中多处理器调度设计问题的实例。
·补充动画演示、模拟项目和编程项目，便于培养学生的动手实践能力。
·改进了插图，增加大量新的“现场测试”（field-tested）型家庭作业。
·调整和扩充了章末的练习题，有助于读者深入理解操作系统的精髓。

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。《操作系统:精髓与设计原理（原书第6版）》不仅全面地讲述了操作系统的基本概念、原理和方法，还清楚地展现了当代操作系统的本质和特点。全书分为八个部分，由浅入深地介绍了计算机系统、操作系统、进程描述和控制、线程、微内核、并发性、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、计算机安全技术以及分布式操作系统等内容。

《操作系统：精髓与设计原理（原书第6版）》内容丰富，具有很强的实用价值，适合作为高等院校计算机及相关专业本科生的操作系统课程教材，也可供专业技术人员参考。

斯托林斯（William Stallings），拥有美国麻省理工学院计算机科学博士学位，现任教于澳大利亚新南威尔士大学国防学院（堪培拉）信息技术与电子工程系。他是世界知名的计算机学者和畅销教材作者，已经撰写了17部著作，出版了40多本书籍，内容涉及计算机安全、计算机网络和计算机体系结构等方面，堪称计算机界的全才。他曾九次荣获美国“教材和学术专著作者协会”颁发的“年度上佳计算机科学教材”奖。

出版者的话
译者序
前言
第0章 读者指南
0.1 本书概述
0.2 读者和教师的学习路线图
0.3 Internet和Web资源

第一部分 背景
第1章 计算机系统概述
1.1 基本构成
1.2 处理器寄存器
1.2.1 用户可见寄存器
1.2.2 控制和状态寄存器
1.3 指令的执行
1.3.1 取指令和执行指令
1.3.2 I／0函数
1.4 扣断
1.4.1 中断和指令周期
1.4.2 中断处理
1.4.3 多个中断
1.4.4 多道程序设计
1.5 存储器的层次结构
1.6 高速缓存
1.6.1 动机
1.6.2 高速缓存原理
1.6.3 高速缓存设计
1.7 I／O通信技术
1.7.1 可编程I／O
1.7.2 中断驱动I／O
1.7.3 直接内存存取
1.8 推荐读物和网站
1.9 关键术语、复习题和习题
附录1 A两级存储器的性能特征
附录1 B过程控制

第2章 操作系统概述
2.1 操作系统的目标和功能
2.1.1 作为用户／计算机接口的操作系统
2.1.2 作为资源管理器的操作系统
2.1.3 操作系统的易扩展性
2.2 操作系统的发展
2.2.1 串行处理
2.2.2 简单批处理系统
2.2.3 多道程序设计批处理系统
2.2.4 分时系统
2.3 主要的成就
2.3.1 进程
2.3.2 内存管理
2.3.3 信息保护和安全
2.3.4 调度和资源管理
2.3.5 系统结构
2.4 现代操作系统的特征
2.5 微软的Windows概述
2.5.1 历史
2.5.2 单用户多任务
2.5.3 体系结构
2.5.4 客户，服务器模型
2.5.5 线程和SMP
2.5.6 Windows对象
2.6 传统的UNIX系统
2.6.1 历史
2.6.2 描述
2.7 现代UNIX系统
2.7.1 系统V版本4(SVR4)
2.7.2 BSD
2.7.3 Solaris10
2.8 Linux操作系统
2.8.1 历史
2.8.2 模块结构
2.8.3 内核组件
2.9 推荐读物和网站
2.10 关键术语、复习题和习题

第二部分 进程
第3章 进程描述和控制
3.1 什么是进程
3.1.1 背景
3.1.2 进程和进程控制块
3.2 进程状态
3.2.1 两状态进程模型
3.2.2 进程的创建和终止
3.2 -3五状态模型
3.2.4 被挂起的进程
3.3 进程描述
3.3.1 操作系统的控制结构
3.3.2 进程控制结构
3.4.进程控制
3.4.1 执行模式
3.4.2 进程创建
3.4.3 进程切换
3.5 操作系统的执行
3.5.1 无进程的内核
3.5.2 在用户进程中执行
3.5.3 基于进程的操作系统
3.6 安全问题
3.6.1 系统访问威胁
3.6.2 对抗措施
3.7 UNIXSVR4进程管理
3.7.1 进程状态
3.7.2 进程描述
3.7.3 进程控制
3.8 小结
3.9 推荐读物
3.10 关键术语、复习题和习题
编程项目1：开发一个shell程序

第4章 线程、对称多处理(SMP)和微内核
4.1 进程和线程
4.1.1 多线程
4.1.2 线程功能特性
4.1.3例子：Adobe Page Maker
4.1.4 用户级和内核级线程
4.1.5 其他方案
4.2 对称多处理
4.2.1 SMP体系结构
4.2.2 SMP系统的组织结构
4.2.3 多处理器操作系统的设计思考
4.3 微内核
4.3.1 微内核体系结构
4.3.2 微内核组织结构的优点
4.3.3 微内核性能
4.3.4 微内核设计
4.4 Windows线程和SMP管理
4.4.1 进程对象和线程对象
4.4.2 多线程
4.4 -3线程状态
4.4.4 X寸操作系统子系统的支持
4.4.5 对称多处理的支持
4.5 Solaris的线程和SMP管理
4.5.1 多线程体系结构
4.5.2 动机
4.5.3 进程结构
4.5.4 线程的执行
4.5.5 把中断当做线程
4.6 Linux的进程和线程管理
4.6.1 Linux任务
4.6.2 Linux线程
4.7 小结
4.8 推荐读物
4.9 关键术语、复习题和习题

第5章 并发性：互斥和同步
5.1 并发的原理
5.1.1 一个简单的例子
5.1.2 竞争条件
5.1 -3操作系统关注的问题
5.1.4 进程的交互
5.1.5 互斥的要求
5.2 互斥：硬件的支持
5.2.1 中断禁用
5.2.2 专用机器指令
5.3 信号量
5.3.1 互斥
5.3.2 生产者／消费者问题
5.3.3 信号量的实现
5.4 管程
5.4.1 使用信号的管程
5.4.2 使用通知和广播的管程
5.5 消息传递
5.5.1 同步
5.5.2 寻址
5.5.3 消息格式
5.5.4 排队原则
5.5.5 互斥
5.6 读者一写者问题
5.6.1 读者优先
5.6.2 写者优先
5.7 小结
5.8 推荐读物
5.9 关键术语、复习题和习题

第6章 并发：死锁和饥饿
6.1 死锁的原理
6.1.1 可重用资源
6.1.2 可消耗资源
6.1.3 资源分配图
6.1.4 死锁的条件
6.2 死锁预防
6.2.1 互斥
6.2.2 占有且等待
6.2.3 不可抢占
6.2.4 循环等待
6.3 死锁避免
6.3.1 进程启动拒绝
6.3.2 资源分配拒绝
6.4.死锁检测
6.4.1 死锁检测算法
6.4.2 恢复
6.5 一种综合的死锁策略
6.6 哲学家就餐问题
6.6.1 使用信号量解决方案
6.6.2 使用管程解决方案
6.7 UNIX的并发机制
6.7.1 管道
6.7.2 消息
6.7.3 共享内存
6.7.4 信号量
6.7.5 信号
6.8 Linux内核并发机制
6.8.1 原子操作
6.8.2 自旋锁
6.8.3 信号量
6.8.4 屏障.
6.9 Solaris线程同步原语
6.9.1 互斥锁
6.9.2 信号量
6.9.3 多读者／单写者锁
6.9.4 条件变量
6.10 Windows并发机制
6.10.1 等待函数
6.10.2 分派器对象
6.10.3 临界区
6.10.4 轻量级读写锁和条件变量
6.11 小结
6.12 推荐读物
6.13 关键术语、复习题和习题

第三部分 内存
第7章 内存管理
7.1 内存管理的需求
7.1.1 重定位
7.1.2 保护
7.1.3 共享
7.1.4 逻辑组织
7.1.5 物理组织
7.2 内存分区
7.2.1 固定分区
7.2.2 动态分区
7.2.3 伙伴系统
7.2.4 重定位
7.3 分页
7.4 分段
7.5 安全问题
7.5.1 缓冲区溢出攻击
7.5.2 预防缓冲区溢出
7.6 小结
7.7 推荐读物
7.8 关键术语、复习题和习题
附录7A加载和链接

第8章 虚拟内存
8.1 硬件和控制结构
8.1.1 局部性和虚拟内存
8.1.2 分页
8.1.3 分段
8.1.4 段页式
8.1.5 保护和共享
8.2 操作系统软件
8.2.1 读取策略
8.2.2 放置策略
8.2.3 置换策略
8.2.4 驻留集管理
8.2.5 清除策略
8.2.6 加载控制
8.3 UNIX和Solaris内存管理
8.3.1 分页系统
8.3.2 内核内存分配器
8.4 Linux内存管理
8.4.1 Linux虚拟内存
8.4.2 内核内存分配
8.5 Windows内存管理
8.5.1 Windows虚拟地址映射
8.5.2 Windows分页
8.6 t]I、结
8.7 推荐读物和网站
8.8 关键术语、复习题和习题
附录8A散列表

第四部分 调度
第9章 单处理器调度
9.1 处理器调度的类型
9.1.1 长程调度
9.1.2 p程调度
9.1.3 短程调度
9.2 调度算法
9.2.1 短程调度准则
9.2.2 优先级的使用
9.2.3 选择调度策略
9.2.4 性能比较
9.2.5 公平共享调度
9.3 传统的UNIX调度
9.4 小结
9.5 推荐读物
9.6 关键术语、复习题和习题
附录9A响应时间
附录9B排队系统
编程项目2：主机调度shell程序

第10章 多处理器和实时调度
10.1 多处理器调度
10.1.1 粒度
10.1.2 设计问题
10.1.3 进程调度
10.1.4 线程调度
10.2 实时调度
10.2.1 背景
10.2.2 实时操作系统的特点
10.2.3 实时调度
10.2.4 限期调度
10.2.5 速率单调调度
……
第五部分 I/O和文件
第11章 I/O管理和磁盘调度
第12章 文件管理

第六部分 嵌入式系统
第13章 嵌入式操作系统

第七部分 安全
第14章 计算机安全威胁
第15章 计算机安全技术

第八部分 分布式系统
第16章 分布式处理、客户/服务器和集群

第O章读者指南
USENET新闻组本书及相关Web站点包含了大量的资料，下面将给读者提供一个总体介绍。
0.1 本书概述
本书共分为八个部分：
第一部分背景：提供关于计算机组织与系统结构的综述，重点讲述与操作系统设计相关的主题，并且概述了本书的其余部分操作系统（OS）的各个主题。
第二部分进程：详细分析进程、多线程、对称多处理（SMP）和微内核，还讨论了单一系统中的并发机制，重点讲述了互斥和死锁。
第三部分存储器：全面讲述存储器管理技术，包括虚拟存储器。
第四部分调度：对多种进程调度方法进行分析比较，同时还讨论线程调度、SMP调度和实时调度。
第五部分输入／输出与文件：分析操作系统中有关输人／输出函数的控制，特别是磁盘输入／输出，它是决定系统性能的关键所在。本部分还给出了关于文件管理的综述。
第六部分嵌入式系统：嵌入式系统的数量远远多于通用计算系统，因此存在许多独特的嵌入式操作系统。本章讨论了嵌入式操作系统的一般性原理，并且介绍了两个实例系统：TinyOS和eCoso第七部分安全：对涉及计算机和网络安全的威胁和防护机制进行了概述。
第八部分分布式系统：分析计算机系统网络化技术的主要趋势，包括TCP／IP、客户／服务器计算和集群，同时还介绍分布式系统开发中的一些主要设计领域。

目标本书是一本关于操作系统的概念、结构和机制的教材，其目的是尽可能清楚和全面地展现当代操作系统的本质和特点。这是一项具有挑战性的任务。首先，需要为各种各样的计算机系统设计操作系统，包括单用户工作站和个人计算机、中等规模的共享系统、大型计算机和超级计算机以及诸如实时系统之类的专门机器。多样性不仅表现在机器的容量和速度上，而且表现在具体应用和系统支持的需求上。其次，计算机系统正以日新月异的速度发展变化，操作系统设计中的许多重要领域都是新近开始研究的，而关于这些领域以及其他新领域的研究工作仍然在继续着。尽管存在着多样性和变化快等问题，一些基本概念仍然贯穿始终。当然，这些概念的应用依赖于当前的技术状况和特定的应用需求。

本书的目的是对操作系统设计的基本原理提供全面的讨论，并且与当代流行的设计问题以及当前操作系统的发展方向联系起来。

示例系统本书试图使读者熟悉当代操作系统的设计原理和实现问题，因此单纯讲述概念和理论是远远不够的。为了说明这些概念，同时将它们与真实世界中不得不做出的设计选择相联系，本书选择了三个操作系统作为示例：WindowsVista：用于个人计算机、工作站和服务器的多任务操作系统。它融合了很多操作系统发展的最新技术，此外，Windows是最早采用面向对象原理设计的重要的商业操作系统之一。本书涵盖了在Windows最新版本Vista中所采用的技术。UNIX：最初是为小型计算机而设计的多用户操作系统，但后来广泛用于从微机到超级计算机的各种机器中。本书包含若干版本的UNIX。FreeBSD结合了很多反映当代水平的功能，是一款得到广泛应用的操作系统。

Solaris是一款应用广泛的商业版UNIX系统。Linux：一款目前非常普及且源码开放的UNIX版本。选择这些系统是由于它们的相关性和代表性。关于这些示例系统的讨论贯穿全书，而不是集中在某一章或附录部分。因此，在讨论并发性的过程中，将描述每个示例系统的并发机制，并探究各个设计选择的动机。通过这种方法，可以利用真实的例子立即加深对某一特定章节中设计概念的理解。