Современные операционные системы = Modern operating systems

Об авторе......Page 18
Предисловие......Page 19
Глава 1. Введение......Page 22
Операционная система как расширенная машина......Page 24
Операционная система как менеджер ресурсов......Page 26
Первое поколение (1945-55): электронные лампы и коммутационные панели......Page 27
Второе поколение (1955-65): транзисторы и системы пакетной обработки......Page 28
Третье поколение (1965-1980): интегральные схемы и многозадачность......Page 30
Четвертое поколение (с 1980 года по наши дни): персональные компьютеры......Page 36
Онтогенез повторяет филогенез......Page 39
Серверные операционные системы......Page 41
Операционные системы реального времени......Page 42
Обзор аппаратного обеспечения компьютера......Page 43
Процессоры......Page 44
Память......Page 47
Устройства ввода-вывода......Page 52
Шины......Page 55
Процессы......Page 59
Взаимоблокировка......Page 61
Ввод-вывод данных......Page 62
Файлы......Page 63
Оболочка......Page 66
Повторное использование идей......Page 67
Системные вызовы......Page 69
Системные вызовы для управления процессами......Page 73
Системные вызовы для управления файлами......Page 75
Системные вызовы для управления каталогами......Page 76
Windows Win32 API......Page 78
Монолитные системы......Page 81
Многоуровневые системы......Page 83
Виртуальные машины......Page 84
Экзоядро......Page 86
Модель клиент-сервер......Page 87
Исследования в области операционных систем......Page 89
Краткий обзор следующих глав......Page 91
Резюме......Page 92
Вопросы......Page 93
Модель процесса......Page 97
Создание процесса......Page 99
Завершение процесса......Page 101
Иерархия процессов......Page 102
Состояния процессов......Page 103
Реализация процессов......Page 105
Потоки......Page 106
Модель потока......Page 107
Использование потоков......Page 111
Реализация потоков в пространстве пользователя......Page 116
Реализация потоков в ядре......Page 119
Активация планировщика......Page 120
Всплывающие потоки......Page 122
Как сделать однопоточную программу многопоточной......Page 123
Межпроцессное взаимодействие......Page 126
Состояние состязания......Page 127
Критические области......Page 128
Взаимное исключение с активным ожиданием......Page 129
Примитивы межпроцессного взаимодействия......Page 134
Семафоры......Page 136
Мьютексы......Page 139
Мониторы......Page 141
Передача сообщений......Page 146
Барьеры......Page 149
Проблема обедающих философов......Page 150
Проблема читателей и писателей......Page 153
Проблема спящего брадобрея......Page 155
Введение в планирование......Page 157
Планирование в системах пакетной обработки данных......Page 163
Планирование в интерактивных системах......Page 167
Планирование в системах реального времени......Page 173
Планирование потоков......Page 174
Изучение процессов и потоков......Page 176
Резюме......Page 177
Вопросы......Page 178
Глава 3. Взаимоблокировка......Page 184
Выгружаемые и невыгружаемые ресурсы......Page 185
Получение ресурса......Page 186
Условия взаимоблокировки......Page 188
Моделирование взаимоблокировок......Page 189
Страусовый алгоритм......Page 192
Обнаружение и устранение взаимоблокировок......Page 193
Обнаружение взаимоблокировки при наличии одного ресурса каждого типа......Page 193 Обнаружение взаимоблокировок при наличии нескольких ресурсов
каждого типа......Page 196
Выход из взаимоблокировки......Page 198
Траектории ресурсов......Page 200
Безопасные и небезопасные состояния......Page 202
Алгоритм банкира для одного вида ресурсов......Page 203
Алгоритм банкира для нескольких видов ресурсов......Page 205
Атака условия взаимного исключения......Page 206
Атака условия удержания и ожидания......Page 207
Атака условия циклического ожидания......Page 208
Сопутствующие вопросы......Page 209
Тупики без ресурсов......Page 210
Исследования в области взаимоблокировок......Page 211
Вопросы......Page 212
Глава 4. Управление памятью......Page 217
Однозадачная система без подкачки на диск......Page 218
Многозадачность с фиксированными разделами......Page 219
Моделирование многозадачности......Page 221
Анализ производительности многозадачных систем......Page 222
Настройка адресов и защита......Page 224
Подкачка......Page 225
Управление памятью с помощью битовых массивов......Page 228
Управление памятью с помощью связных списков......Page 229
Страничная организация памяти......Page 232
Таблицы страниц......Page 235
Буферы быстрого преобразования адреса (TLB)......Page 241
Инвертированные таблицы страниц......Page 243
Алгоритмы замещения страниц......Page 245
Оптимальный алгоритм......Page 246
Алгоритм NRU — не использовавшаяся в последнее время страница......Page 247
Алгоритм «вторая попытка»......Page 248
Алгоритм «часы»......Page 249
Алгоритм LRU — страница, не использовавшаяся дольше всего......Page 250
Программное моделирование алгоритма LRU......Page 251
Алгоритм «рабочий набор»......Page 253
Алгоритм WSCIock......Page 257
Алгоритмы замещения страниц, резюме......Page 259
Аномалия Билэди......Page 261
Магазинные алгоритмы......Page 262
Строка расстояний......Page 264
Прогнозирование частоты страничных прерываний......Page 265
Вопросы разработки систем со страничной организацией памяти......Page 266
Политика распределения памяти: локальная и глобальная......Page 267
Регулирование загрузки......Page 269
Вопросы реализации......Page 270
Отдельные пространства команд и данных......Page 272
Совместно используемые страницы......Page 273
Политика очистки страниц......Page 274
Интерфейс виртуальной памяти......Page 275
Участие операционной системы в процессе подкачки страниц......Page 276
Обработка страничного прерывания......Page 277
Перезапуск прерванной команды процессора......Page 278
Блокирование страниц в памяти......Page 279
Хранение страничной памяти на диске......Page 280
Разделение политики и механизма......Page 282
Сегментация......Page 283
Сегментация с использованием страниц: система MULTICS......Page 287
Сегментация с использованием страниц: Intel Pentium......Page 291
Резюме......Page 297
Вопросы......Page 298
Принципы аппаратуры ввода-вывода......Page 304
Устройства ввода-вывода......Page 305
Контроллеры устройств......Page 306
Отображаемый на адресное пространство памяти ввод-вывод......Page 307
Прямой доступ к памяти (DMA)......Page 311
Еще раз о прерываниях......Page 315
Задачи программного обеспечения ввода-вывода......Page 319
Программный ввод-вывод......Page 321
Ввод-вывод с использованием DMA......Page 323
Обработчики прерываний......Page 324
Драйверы устройств......Page 326
Независимое от устройств программное обеспечение ввода-вывода......Page 329
Программное обеспечение ввода-вывода пространства пользователя......Page 335
Аппаратная часть дисков......Page 337
Форматирование дисков......Page 353
Алгоритмы планирования перемещения головок......Page 357
Обработка ошибок......Page 361
Стабильное запоминающее устройство......Page 363
Аппаратная часть таймеров......Page 367
Программное обеспечение таймеров......Page 368
Алфавитно-цифровые терминалы......Page 373
Технические средства терминалов с интерфейсом RS-232......Page 374
Программное обеспечение ввода......Page 376
Программное обеспечение вывода......Page 381
Графические интерфейсы пользователя......Page 383
Промежуточное программное обеспечение, основанное на совместно 
используемых объектах......Page 
Программное обеспечение вывода для Windows......Page 388
Системах Window......Page 397
Сетевой терминал SLIM......Page 401
Управление режимом энергопотребления......Page 405
Аппаратный аспект......Page 406
Аспект операционной системы......Page 408
Частичное функционирование......Page 413
Исследования ввода-вывода......Page 415
Резюме......Page 416
Вопросы......Page 417
Глава 6. Файловые системы......Page 424
Именование файлов......Page 425
Структура файла......Page 427
Типы файлов......Page 428
Доступ к файлам......Page 430
Атрибуты файла......Page 431
Операции с файлами......Page 432
Пример программы, использующей файловые системные вызовы......Page 434
Файлы, отображаемые на адресное пространство памяти......Page 436
Одноуровневые каталоговые системы......Page 438
Двухуровневая система каталогов......Page 439
Иерархические каталоговые системы......Page 440
Имя пути......Page 441
Операции с каталогами......Page 443
Структура файловой системы......Page 444
Реализация файлов......Page 445
Реализация каталогов......Page 451
Совместно используемые файлы......Page 453
Организация дискового пространства......Page 456
Надежность файловой системы......Page 461
Производительность файловой системы......Page 471
Файловые системы с журнальной структурой LFS......Page 475
Файловые системы CD-ROM......Page 477
Файловая система СР/М......Page 482
Файловая система MS-DOS......Page 486
Файловая система Windows 98......Page 490
Файловая система UNIX V7......Page 493
Резюме......Page 496
Вопросы......Page 497
Глава 7. Мультимедийные операционные системы......Page 502
Введение в мультимедиа......Page 503
Мультимедийные файлы......Page 507
Кодирование звука......Page 509
Кодирование изображения......Page 511
Сжатие видеоинформации......Page 513
Стандарт JPEG......Page 514
Стандарт MPEG......Page 517
Планирование однородных процессов......Page 519
Общее планирование реального времени......Page 520
Алгоритм планирования RMS......Page 522
Алгоритм планирования EDF......Page 523
Функции управления видеомагнитофоном......Page 526
«Почти видео по заказу»......Page 529
«Почти видео по заказу» с функциями видеомагнитофона......Page 530
Размещение файла......Page 532
Размещение файла на одном диске......Page 533
Две альтернативные стратегии организации файлов......Page 534
Размещение файлов для «почти видео по заказу»......Page 538
Размещение нескольких файлов на одном диске......Page 539
Размещение файлов на нескольких дисках......Page 542
Кэширование......Page 544
Блочное кэширование......Page 545
Файловое кэширование......Page 546
Статическое дисковое планирование......Page 547
Динамическое дисковое планирование......Page 549
Исследования в области мультимедиа......Page 550
Резюме......Page 551
Вопросы......Page 552
Глава 8. Многопроцессорные системы......Page 556
Мультипроцессорное аппаратное обеспечение......Page 559
Типы мультипроцессорных операционных систем......Page 567
Синхронизация в мультипроцессорах......Page 571
Планирование мультипроцессора......Page 576
Многомашинные системы......Page 582
Аппаратное обеспечение многомашинных систем......Page 583
Коммуникационное программное обеспечение низкого уровня......Page 587
Коммуникационное программное обеспечение уровня пользователя......Page 590
Вызов удаленной процедуры......Page 594
Распределенная память совместного доступа......Page 596
Планирование многомашинных систем......Page 601
Балансировка нагрузки......Page 602
Распределенные системы......Page 606
Сетевое аппаратное обеспечение......Page 609
Сетевые службы и протоколы......Page 612
Промежуточное программное обеспечение, основанное на документе......Page 616
Промежуточное программное обеспечение, основанное на координации......Page 630
Резюме......Page 636
Вопросы......Page 637
Понятие безопасности......Page 642
Угрозы......Page 643
Злоумышленники......Page 644
Основы криптографии......Page 645
Шифрование с секретным ключом......Page 646
Шифрование с открытым ключом......Page 647
Цифровые подписи......Page 648
Аутентификация пользователей......Page 650
Аутентификация с использованием паролей......Page 651
Аутентификация с использованием физического объекта......Page 660
Аутентификация с использованием биометрических данных......Page 663
Контрмеры......Page 665
Троянские кони......Page 666
Фальшивая программа регистрации......Page 668
Логические бомбы......Page 669
Потайные двери......Page 670
Переполнение буфера......Page 671
Атака системы безопасности......Page 673
Печально знаменитые дефекты системы безопасности......Page 674
Атаки системы снаружи......Page 677
Сценарии нанесения ущерба вирусами......Page 678
Как работает вирус......Page 679
Как распространяются вирусы......Page 687
Антивирусные программы и анти-антивирусная технология......Page 689
Интернет-черви......Page 697
Мобильные программы......Page 699
Безопасность в системе Java......Page 705
Домены защиты......Page 707
Списки управления доступом......Page 710
Перечни возможностей......Page 712
Надежные системы......Page 716
Высоконадежная вычислительная база......Page 717
Формальные модели защищенных систем......Page 718
Многоуровневая защита......Page 720
Оранжевая книга безопасности......Page 722
Тайные каналы......Page 724
Исследования в области безопасности......Page 728
Резюме......Page 729
Вопросы......Page 730
Глава 10. Рассмотрение конкретных случаев: UNIX и Linux......Page 735
UNICS......Page 736
PDP-11 UNIX......Page 737
Переносимая система UNIX......Page 738
Стандартная система UNIX......Page 740
MINIX......Page 742
Linux......Page 743
Задачи UNIX......Page 746
Интерфейсы системы UNIX......Page 747
Оболочка UNIX......Page 749
Утилиты UNIX......Page 752
Структура ядра......Page 754
Основные понятия......Page 756
Системные вызовы управления процессами в UNIX......Page 759
Реализация процессов в UNIX......Page 765
Загрузка UNIX......Page 776
Основные понятия......Page 779
Системные вызовы управления памятью в UNIX......Page 783
Реализация управления памятью в UNIX......Page 784
Основные понятия......Page 793
Системные вызовы ввода-вывода системы UNIX......Page 797
Реализация ввода-вывода в системе UNIX......Page 798
Потоки данных......Page 800
Файловая система UNIX......Page 802
Основные понятия......Page 803
Вызовы файловой системы в UNIX......Page 808
Реализация файловой системы UNIX......Page 811
Файловая система NFS......Page 818
Основные понятия......Page 825
Системные вызовы безопасности в UNIX......Page 827
Реализация безопасности в UNIX......Page 828
Резюме......Page 829
Вопросы......Page 830
MS-DOS......Page 836
Windows 95/98/Me......Page 837
Windows NT......Page 838
Windows 2000......Page 840
Программный интерфейс Win32 API......Page 845
Реестр......Page 849
Структура операционной системы......Page 852
Реализация объектов......Page 863
Подсистемы окружения......Page 869
Основные понятия......Page 873
Вызовы API для управления заданиями, процессами, потоками и волокнами......Page 876
Реализация процессов и потоков......Page 880
Эмуляция MS-DOS......Page 886
Загрузка Windows 2000......Page 888
Основные понятия......Page 890
Системные вызовы управления памятью......Page 895
Реализация управления памятью......Page 896
Ввод-вывод в Windows 2000......Page 903
Основные понятия......Page 904
Вызовы ввода-вывода API......Page 905
Драйверы устройств......Page 907
Файловая система Windows 2000......Page 910
Основные понятия......Page 911
Вызовы API файловой системы в Windows 2000......Page 912
Реализация файловой системы Windows 2000......Page 914
Безопасность в Windows 2000......Page 926
Основные понятия......Page 927
Вызовы API защиты......Page 929
Реализация защиты......Page 930
Кэширование в Windows 2000......Page 931
Резюме......Page 933
Вопросы......Page 934
Природа проблемы проектирования......Page 938
Цели......Page 939
Почему так сложно спроектировать операционную систему?......Page 940
Руководящие принципы......Page 942
Парадигмы......Page 944
Интерфейс системных вызовов......Page 948
Структура системы......Page 951
Механизм и политика......Page 955
Ортогональность......Page 956
Именование......Page 957
Время связывания......Page 959
Статические и динамические структуры......Page 960
Реализация системы сверху вниз и снизу вверх......Page 961
Полезные методы......Page 962
Почему операционные системы такие медленные?......Page 968
Что следует оптимизировать?......Page 969
Выбор между оптимизацией по скорости и по занимаемой памяти......Page 970
Кэширование......Page 973
Подсказки......Page 974
Оптимизируйте общий случай......Page 975
Мифический человеко-месяц......Page 976
Структура команды......Page 978
Роль опыта......Page 979
Операционные системы с большим адресным пространством......Page 981
Сеть......Page 982
Мультимедиа......Page 983
Встроенные системы......Page 984
Вопросы......Page 985
Введение и общие труды......Page 989
Взаимоблокировка......Page 990
Ввод-вывод......Page 991
Мультимедийные операционные системы......Page 992
Многопроцессорные системы......Page 993
Безопасность......Page 995
UNIX и Linux......Page 996
Принципы проектирования......Page 997
Алфавитный список литературы......Page 998
Алфавитный указатель......Page 1021