Podstawy systemów operacyjnych Tom I

Przedmowa XXI CZĘŚĆ 1 PRZEGLĄD 1 Rozdział 1. Wstęp 3 1.1. Co robią systemy operacyjne? 4 1.2. Organizacja systemu komputerowego 8 1.3. Architektura systemu komputerowego 19 1.4. Działania systemu operacyjnego 27 1.5. Zarządzanie zasobami 35 1.6. Ochrona i bezpieczeństwo 41 1.7. Wirtualizacja 43 1.8. Systemy rozproszone 45 1.9. Struktury danych jądra 47 1.10. Środowiska obliczeniowe 51 1.11. Wolne systemy operacyjne i systemy o otwartym kodzie 60 1.12. Podsumowanie 67 Ćwiczenia 68 Dalsze lektury 72 Bibliografia 73 Rozdział 2. Struktury systemów operacyjnych 75 2.1. Usługi systemu operacyjnego 76 2.2. Interfejs użytkownika z systemem operacyjnym 78 2.3. Wywołania systemowe 83 2.4. Usługi systemowe 98 2.5. Konsolidatory i ładowacze 100 2.6. Dlaczego aplikacje zależą od systemu operacyjnego 103 2.7. Projektowanie i implementowanie systemów operacyjnych 105 2.8. Struktura systemu operacyjnego 108 2.9. Budowanie i rozruch systemu operacyjnego 121 2.10. Usuwanie błędów z systemu operacyjnego 126 2.11. Podsumowanie 131 Ćwiczenia 133 Dalsze lektury 136 Bibliografia 136 CZĘŚĆ 2 ZARZĄDZANIE PROCESAMI 137 Rozdział 3. Procesy 139 3.1. Koncepcja procesu 140 3.2. Planowanie procesów 146 3.3. Działania na procesach 152 3.4. Komunikacja międzyprocesowa (IPC) 161 3.5. IPC w systemach z pamięcią dzieloną 163 3.6. IPC w systemach z przekazywaniem komunikatów 166 3.7. Przykłady systemów IPC 171 3.8. Komunikacja w systemach klient-serwer 186 3.9. Podsumowanie 196 Ćwiczenia 197 Dalsze lektury 200 Bibliografia 200 Rozdział 4. Wątki i współbieżność 201 4.1. Przegląd 202 4.2. Programowanie wielordzeniowe 205 4.3. Modele wielowątkowości 209 4.4. Biblioteki wątków 212 4.5. Wątkowość niejawna 221 4.6. Problemy wątkowości 234 4.7. Przykłady systemów operacyjnych 242 4.8. Podsumowanie 244 Ćwiczenia 246 Dalsze lektury 248 Bibliografia 248 Rozdział 5. Planowanie przydziału CPU (jednostki centralnej) 249 5.1. Pojęcia podstawowe 250 5.2. Kryteria planowania 255 5.3. Algorytmy planowania 257 5.4. Planowanie wątków 271 5.5. Planowanie wieloprocesorowe 274 5.6. Planowanie CPU w czasie rzeczywistym 283 5.7. Przykłady systemów operacyjnych 293 5.8. Ocena algorytmów 304 5.9. Podsumowanie 310 Ćwiczenia 312 Dalsze lektury 315 Bibliografia 315 CZĘŚĆ 3 SYNCHRONIZACJA PROCESÓW317 Rozdział 6. Narzędzia synchronizacji 319 6.1. Podstawy 319 6.2. Problem sekcji krytycznej 322 6.3. Rozwiązanie Petersona 325 6.4. Sprzętowe środki synchronizacji 328 6.5. Blokady muteksowe 335 6.6. Semafory 337 6.7. Monitory 341 6.8. Żywotność 349 6.9. Ocena 351 6.10. Podsumowanie 353 Ćwiczenia 355 Dalsze lektury 357 Bibliografia 357 Rozdział 7. Przykłady synchronizacji 359 7.1. Klasyczne problemy synchronizacji 360 7.2. Synchronizacja w jądrze 367 7.3. Synchronizacja POSIX-owa 371 7.4. Synchronizacja w Javie 375 7.5. Podejścia alternatywne 383 7.6. Podsumowanie 387 Ćwiczenia 388 Dalsze lektury 390 Bibliografia 390 Rozdział 8. Zakleszczenia 391 8.1. Model systemu 392 8.2. Zakleszczenie w aplikacjach wielowątkowych 394 8.3. Charakterystyka zakleszczenia 397 8.4. Metody postępowania z zakleszczeniami 401 8.5. Zapobieganie zakleszczeniom 403 8.6. Unikanie zakleszczeń 406 8.7. Wykrywanie zakleszczenia 414 8.8. Likwidowanie zakleszczenia 420 8.9. Podsumowanie 421 Ćwiczenia 422 Dalsze lektury 427 Bibliografia 427 CZĘŚĆ 4 ZARZĄDZANIE ZASOBAMI PAMIĘCI 429 Rozdział 9. Pamięć główna (operacyjna) 431 9.1. Podstawy 432 9.2. Przydział ciągły pamięci 440 9.3. Stronicowanie 445 9.4. Struktura tablicy stron 458 9.5. Wymiana 465 9.6. Przykład: 32- i 64-bitowe architektury Intela 468 9.7. Przykład – architektura ARMv8 472 9.8. Podsumowanie 474 Ćwiczenia 476 Dalsze lektury 479 Bibliografia 479 Rozdział 10. Pamięć wirtualna 481 10.1. Podstawy 482 10.2. Stronicowanie na żądanie 485 10.3. Kopiowanie przy zapisie 493 10.4. Zastępowanie stron 495 10.5. Przydział ramek 510 10.6. Szamotanie 518 10.7. Kompresja pamięci 526 10.8. Przydział pamięci dla jądra 527 10.9. Inne rozważania 532 10.10. Przykłady z systemów operacyjnych 540 10.11. Podsumowanie 544 Ćwiczenia 546 Dalsze lektury 551 Bibliografia 551 CZĘŚĆ 5 ZARZĄDZANIE PAMIĘCIĄ MASOWĄ 553 Rozdział 11. Struktura pamięci masowej 555 11.1. Przegląd struktur pamięci masowej 556 11.2. Planowanie dysków twardych (HDD) 566 11.3. Planowanie nieruchomych urządzeń pamięci (NVM) 571 11.4. Wykrywanie i korygowanie błędów 573 11.5. Zarządzanie urządzeniami pamięci masowej 574 11.6. Zarządzanie obszarem wymiany 580 11.7. Podłączanie pamięci masowej 583 11.8. Struktury RAID 588 11.9. Podsumowanie 603 Ćwiczenia 604 Dalsze lektury 609 Bibliografia 609 Rozdział 12. Systemy wejścia-wyjścia 611 12.1. Przegląd 612 12.2. Sprzęt wejścia-wyjścia 612 12.3. Użytkowy interfejs wejścia-wyjścia 626 12.4. Podsystem wejścia-wyjścia w jądrze 635 12.5. Przekształcanie zamówień wejścia-wyjścia na operacje sprzętowe 647 12.6. Strumienie (STREAMS) 650 12.7. Wydajność 652 12.8. Podsumowanie 656 Ćwiczenia 657 Dalsze lektury 660 Bibliografia 660 CZĘŚĆ 6 SYSTEM PLIKÓW 661 Rozdział 13. Interfejs systemu plików 663 13.1. Pojęcie pliku 664 13.2. Metody dostępu 676 13.3. Struktura katalogowa 680 13.4. Ochrona 691 13.5. Pliki odwzorowane w pamięci 697 13.6. Podsumowanie 702 Ćwiczenia 703 Dalsze lektury 706 Bibliografia 706 Rozdział 14. Implementacja systemu plików 707 14.1. Budowa systemu plików 708 14.2. Operacje systemu plików 711 14.3. Implementacja katalogu 715 14.4. Metody przydziału 716 14.5. Zarządzanie wolną przestrzenią 727 14.6. Wydajność i osiągi 731 14.7. Rekonstrukcja 737 14.8. Przykład – system plików WAFL 742 14.9. Podsumowanie 747 Ćwiczenia 748 Dalsze lektury 750 Bibliografia 750 Rozdział 15. Wewnętrzna organizacja systemów plików 751 15.1. Systemy plików 751 15.2. Montowanie systemu plików 753 15.3. Partycje i montowanie 756 15.4. Dzielenie plików 758 15.5. Wirtualne systemy plików 759 15.6. Zdalne systemy plików 761 15.7. Semantyka spójności 766 15.8. NFS 767 15.9. Podsumowanie 775 Ćwiczenia 776 Dalsze lektury 778 Bibliografia 778