现代操作系统（英文版·第4版）

　　ONTENTS
　　PREFACE xxiii
　　1 INTRODUCTION 1
　　1.1 WHAT IS AN OPERATING SYSTEM? 3
　　1.1.1 The Operating System as an Extended Machine 4
　　1.1.2 The Operating System as a Resource Manager 5
　　1.2 HISTORY OF OPERATING SYSTEMS 6
　　1.2.1 The First Generation (1945–55): Vacuum Tubes 7
　　1.2.2 The Second Generation (1955–65): Transistors and Batch Systems 8
　　1.2.3 The Third Generation (1965–1980): ICs and Multiprogramming 9
　　1.2.4 The Fourth Generation (1980–Present): Personal Computers 14
　　1.2.5 The Fifth Generation (1990–Present): Mobile Computers 19
　　1.3 COMPUTER HARDWARE REVIEW 20
　　1.3.1 Processors 21
　　1.3.2 Memory 24
　　1.3.3 Disks 27
　　1.3.4 I/O Devices 28
　　1.3.5 Buses 31
　　1.3.6 Booting the Computer 34
　　1.4 THE OPERATING SYSTEM ZOO 35
　　1.4.1 Mainframe Operating Systems 35
　　1.4.2 Server Operating Systems 35
　　1.4.3 Multiprocessor Operating Systems 36
　　1.4.4 Personal Computer Operating Systems 36
　　1.4.5 Handheld Computer Operating Systems 36
　　1.4.6 Embedded Operating Systems 36
　　1.4.7 Sensor-Node Operating Systems 37
　　1.4.8 Real-Time Operating Systems 37
　　1.4.9 Smart Card Operating Systems 38
　　1.5 OPERATING SYSTEM CONCEPTS 38
　　1.5.1 Processes 39
　　1.5.2 Address Spaces 41
　　1.5.3 Files 41
　　1.5.4 Input/Output 45
　　1.5.5 Protection 45
　　1.5.6 The Shell 45
　　1.5.7 Ontogeny Recapitulates Phylogeny 46
　　1.6 SYSTEM CALLS 50
　　1.6.1 System Calls for Process Management 53
　　1.6.2 System Calls for File Management 56
　　1.6.3 System Calls for Directory Management 57
　　1.6.4 Miscellaneous System Calls 59
　　1.6.5 The Windows Win32 API 60
　　1.7 OPERATING SYSTEM STRUCTURE 62
　　1.7.1 Monolithic Systems 62
　　1.7.2 Layered Systems 63
　　1.7.3 Microkernels 65
　　1.7.4 Client-Server Model 68
　　1.7.5 Virtual Machines 68
　　1.7.6 Exokernels 72
　　1.8 THE WORLD ACCORDING TO C 73
　　1.8.1 The C Language 73
　　1.8.2 Header Files 74
　　1.8.3 Large Programming Projects 75
　　1.8.4 The Model of Run Time 76
　　1.9 RESEARCH ON OPERATING SYSTEMS 77
　　1.10 OUTLINE OF THE REST OF THIS BOOK 78
　　1.11 METRIC UNITS 79
　　1.12 SUMMARY 80
　　2 PROCESSES AND THREADS 85
　　2.1 PROCESSES 85
　　2.1.1 The Process Model 86
　　2.1.2 Process Creation 88
　　2.1.3 Process Termination 90
　　2.1.4 Process Hierarchies 91
　　2.1.5 Process States 92
　　2.1.6 Implementation of Processes 94
　　2.1.7 Modeling Multiprogramming 95
　　2.2 THREADS 97
　　2.2.1 Thread Usage 97
　　2.2.2 The Classical Thread Model 102
　　2.2.3 POSIX Threads 106
　　2.2.4 Implementing Threads in User Space 108
　　2.2.5 Implementing Threads in the Kernel 111
　　2.2.6 Hybrid Implementations 112
　　2.2.7 Scheduler Activations 113
　　2.2.8 Pop-Up Threads 114
　　2.2.9 Making Single-Threaded Code Multithreaded 115
　　2.3 INTERPROCESS COMMUNICATION 119
　　2.3.1 Race Conditions 119
　　2.3.2 Critical Regions 121
　　2.3.3 Mutual Exclusion with Busy Waiting 121
　　2.3.4 Sleep and Wakeup 127
　　2.3.5 Semaphores 130
　　2.3.6 Mutexes 132
　　2.3.7 Monitors 137
　　2.3.8 Message Passing 144
　　2.3.9 Barriers 146
　　2.3.10 Avoiding Locks: Read-Copy-Update 148
　　2.4 SCHEDULING 148
　　2.4.1 Introduction to Scheduling 149
　　2.4.2 Scheduling in Batch Systems 156
　　2.4.3 Scheduling in Interactive Systems 158
　　2.4.4 Scheduling in Real-Time Systems 164
　　2.4.5 Policy Versus Mechanism 165
　　2.4.6 Thread Scheduling 165
　　2.5 CLASSICAL IPC PROBLEMS 167
　　2.5.1 The Dining Philosophers Problem 167
　　2.5.2 The Readers and Writers Problem 169
　　2.6 RESEARCH ON PROCESSES AND THREADS 172
　　2.7 SUMMARY 173
　　3 MEMORY MANAGEMENT 181
　　3.1 NO MEMORY ABSTRACTION 182
　　3.2 A MEMORY ABSTRACTION: ADDRESS SPACES 185
　　3.2.1 The Notion of an Address Space 185
　　3.2.2 Swapping 187
　　3.2.3 Managing Free Memory 190
　　3.3 VIRTUAL MEMORY 194
　　3.3.1 Paging 195
　　3.3.2 Page Tables 198
　　3.3.3 Speeding Up Paging 201
　　3.3.4 Page Tables for Large Memories 205
　　3.4 PAGE REPLACEMENT ALGORITHMS 209
　　3.4.1 The Optimal Page Replacement Algorithm 209
　　3.4.2 The Not Recently Used Page Replacement Algorithm 210
　　3.4.3 The First-In, First-Out (FIFO) Page Replacement Algorithm 211
　　3.4.4 The Second-Chance Page Replacement Algorithm 211
　　3.4.5 The Clock Page Replacement Algor

　　作 者 简 介Andrew S. Tanenbaum拥有麻省理工学院的理学学士学位和加州大学伯克利分校的博士学位，如今他是阿姆斯特丹自由大学计算机科学学院的教授。他曾经是计算与图像高级学院的院长，这是一个跨大学的研究生院，主要研究高级并行、分布式以及图像系统。他同时也是荷兰皇家艺术与科学院的教授，这使得他没有变成一个刻板的人。他还赢得过享有盛名的欧洲研究理事会卓越贡献奖。
　　过去一段时间，他的主要研究方向是编译器、操作系统、网络以及分布式系统。现在他的主要研究方向是安全可靠的操作系统。他在这个研究方向已经发表了超过175篇经常被引用的期刊和会议论文。Tanenbaum教授还撰写或参与撰写了5本教材，并被翻译成20种语言，其中包括巴斯克语和泰语。这些教材被全球的大学使用，总计有163个版本（语言和版本加起来）。
　　Tanenbaum教授还编写了大量的软件，特别是MINIX，这是一个小型的UNIX。其灵感直接源于Linux以及Linux初开发的平台。如今的MINIX版本是MINIX 3，专注于成为一个非常可靠和安全的操作系统。只有当任何用户都不会遭遇操作系统崩溃的情况时，Tanenbaum教授才认为他完成了自己的工作。MINIX 3是一个欢迎所有人来完善的开放源代码项目，请访问www.minix3.org下载MINIX 3的免费版本，并试着运行它。x86和ARM版本都可用。
　　Tanenbaum教授的博士生在毕业后都有很好的前途，对于这一点教授本人非常自豪。在这方面，他如同一只爱孩子的母鸡。
　　Tanenbaum教授是ACM会士、IEEE会士，也是荷兰皇家艺术与科学院院士。他荣获了相当多的ACM、IEEE和USENIX奖项。如果你对此感到好奇，可以去他的Wikipedia主页查看。他还有两个荣誉博士学位。
　　Herbert Bos在特温特大学获得硕士学位，在剑桥大学计算机实验室获得博士学位。此后，他为Linux等操作系统的可信I/O架构做了大量工作，同时也基于MINIX 3研究系统。他现在是阿姆斯特丹自由大学计算机科学学院系统与网络安全系的教授，主要研究方向是系统安全。他与学生一起以新颖的方式检测并阻止攻击，分析并对恶意软件进行反向工程，还共同拆卸过僵尸网络（横跨几百万台计算机的恶意网络基础设施）。2011年，他因在反向工程领域的研究获得了ERC奖。他的三个学生因所写的与系统相关的论文被评为欧洲佳博士论文而获得了Roger Needham奖。

　　本书是操作系统领域的经典教材，主要内容包括进程与线程、内存管理、文件系统、输入/输出、死锁、虚拟化和云、多处理机系统、安全，以及关于UNIX、Linux、Android和Windows的实例研究等。第4版对知识点进行了全面更新，反映了当代操作系统的发展与动向。本书适合作为高等院校计算机专业的操作系统课程教材，也适合相关技术人员参考。