目錄 PART 1 建立入門觀念 Chapter 01 認識電腦系統 1.1 學習作業系統的準備 電腦發展的歷史 電腦系統的硬體組成 電腦系統的軟體組成 電腦系統處理的資料 (data)
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- 崔 石
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1 PART 1 建立入門觀念 Chapter 01 認識電腦系統 1.1 學習作業系統的準備 電腦發展的歷史 電腦系統的硬體組成 電腦系統的軟體組成 電腦系統處理的資料 (data) 主宰電腦的人類 認識電腦結構 處理的功能 儲存的功能 輸入與輸出的功能 電腦的種類 電腦的分類 認識各種類型的電腦 系統程式的迷思 組譯程式 (Assemblers) 程式的連結 (Link) 與載入 (Load) 編譯程式 (compiler) 作業系統 (operating system) 其他的系統程式 Chapter 02 作業系統面面觀 2.1 作業系統簡介 作業系統發展的歷史 第 1 代 (first generation, ) 第 2 代 (second generation, ) 第 3 代 (third generation, ) 第 4 代 (fourth generation, 1980 以後 ) 作業系統的設計 作業系統功能上的組織 作業系統的實作 作業系統的分類 批次系統 (batch system) 分時 (timesharing) 系統 個人電腦作業系統 即時系統 嵌入式作業系統 (Embedded operating systems) 嵌入式系統的基本觀念 嵌入式系統的處理器 (processors)
2 作業系統 嵌入式系統的設計與應用 其他種類的作業系統 虛擬機器 (virtual machines) PART 2 處理元的管理 Chapter 03 認識處理元 3.1 處理元 (process) 的基本概念 從作業系統的啟動程序觀察處理元的衍生過程 UNIX 的啟動程序 系統呼叫 (system call) 作業系統的內部對處理元的分類 系統的細節 系統呼叫 (system call) 的實例 處理元與執行緒 : 觀念的釐清 多執行緒的觀念 (multithreading) 執行緒的功能 執行緒的種類 Windows 2000 對於執行緒與處理元的管理 Linux 對於執行緒與處理元的管理 Chapter 04 排程 (Scheduling) 4.1 排程 (Scheduling) 排程的由來 排程機制與策略 不可間斷的 (nonpreemptive) 排程策略 先來先做 (FCFS, First-Come-First-Served) 的排程法 最短工作優先 (SJN, Shortest Job Next) 的排程法 指定優先權的排程法 截止時間的排程法 可間斷的 (preemptive) 排程策略 輪替式的排程法 (Round Robin scheduling) 多層佇列 (multiple-level queues) 的排程法 多處理器的排程 (multiple-processor scheduling) 作業系統排程的實例 單一處理器的排程 (uniprocessor scheduling) 回應時間 (response time) 佇列系統 (queuing system)
3 Chapter 05 同步 (Synchronization) 5.1 基本的作業系統同步 (Synchronization) 問題 認識並行 (concurrency) 的觀念 臨界區域 (critical section) 實際案例 解決的方法 同步問題解決方法的整理 典型的互斥機制 透過軟體方法來達到互斥 (mutual exclusion) Dekker s 演算法 Peterson 的演算法 處理元之間的協調 號誌 (semaphore) 常見的同步問題 基本的臨界區域問題 基本的同步問題 生產者 - 消費者問題 (producer-consumer problem) 讀取與寫入的問題 (readers-writers problem) 實作上的考量 Chapter 06 死結 (Deadlock) 6.1 認識死結 (Deadlock) 死結的基本觀念 死結的模型 處理死結的方法 死結的預防 (prevention) 策略 死結的避免 (avoidance) 策略 資源分配圖型演算法 (Resource-Allocation-Graph algorithm) 班克演算法 (Banker s algorithm) 死結的偵測 (detection) 資源類型只有單一案例的情況 資源類型只有多個案例的情況 死結的復原 (recovery) 處理元的終止 (process termination) 資源的中斷 (resource preemption) Chapter 07 進階的同步觀念與實務 7.1 深入探討作業系統的同步 (Synchronization) 問題 共用變數 (shared variable) 的解決辦法 引導出號誌 (semaphore) 的觀念 實作 (implementation) 上的考量
4 作業系統 7.2 多處理器 (multiprocessors) 的情況 更高層次的同步控制方法 合併同步 (AND synchronization) 監督器 (monitor) 處理元間的溝通 (IPC) 事件排序 (Event ordering) 與同步問題 執行緒 (threads) 的實作 程式語言中執行緒 (Thread) 的用途 Java 執行緒狀態的變化 在 Java 中建立執行緒 Java 執行緒中常用的方法 共用程式碼與同時性控制 執行緒之間的溝通 PART 3 記憶體的管理 (memory management) Chapter 08 記憶體管理的概念 8.1 使用者程式的處理 認識電腦系統的主記憶體 主記憶體的種類 記憶體的定址 (memory addressing) 快取記憶體 (Cache Memory) 記憶體與儲存媒體的概念 記憶體的技術規格 電腦系統中記憶體的管理 基本觀念的建立 處理元位址空間與主記憶體之間的對應 編譯時期 (compile time) 連結時期 (link time) 載入時期 (load time) 動態記憶體的觀念 記憶體的配置 動態位址重定位 (dynamic address relocation) 交換作業 (swapping) Chapter 09 虛擬記憶體 (virtual memory) 9.1 虛擬記憶體 (Virtual memory) 簡介 實體記憶體的抽象化 虛擬記憶體技術 分段式的虛擬記憶體機制 (segmentation) 分段法的原理
5 9.2.2 分段法的實作 分頁的虛擬記憶體機制 (paging) 靜態分頁配置演算法 (static paging algorithm) 取用政策 (fetch policy) 需求分頁法 (demand paging) 堆疊演算法 (stack algorithms) 動態分頁配置演算法 (dynamic paging algorithm) 分段分頁的記憶體配置 (segmented/demand paged memory allocation) PART 4 儲存裝置的管理 (storage management) Chapter 10 檔案系統 (file system) 10.1 檔案的用途 檔案的類型 (file types) 檔案的分享 (file sharing) 檔案的觀念 檔案的屬性 檔案的操作 檔案與形成的架構 檔案的結構與存取方法 (access methods) 結構化檔案 結構化序列檔案 索引循序檔案 倒轉檔案 (inverted file) 檔案系統 (file system) 檔案系統的作業方式 各種應用系統使用的檔案系統 體驗檔案系統的實作 資料方塊的管理 (block management) 檔案系統的保護機制 存取的類型 存取控制 (access control) 檔案系統的掛載 (mount) 掛載的程序 掛載的實例 Chapter 11 儲存裝置與其管理 11.1 儲存裝置 磁碟簡介 磁碟機的由來
6 作業系統 硬碟的組織 硬碟的檔案系統 (hard disk file system) 磁碟裝置的連接與運作 磁碟排程的原理與方法 SSTF 排程法 FCFS 排程法 SCAN 排程法 LOOK 排程法 排程方法的選擇 磁碟儲存空間的管理 磁碟的格式化 開機 (boot) 磁區 切換空間 (swap space) 的管理 磁碟穩定性的管理 儲存媒體的分級 作業系統對於可抽換式儲存媒體的處理 Chapter 12 輸出入系統 12.1 電腦輸出入系統簡介 認識 I/O 作業 傳輸的模式 從硬體和軟體層面來看輸出入作業 硬體層面的作業 輪詢 (Polling) 中斷 (Interrupts) 直接記憶存取 (DMA) 軟體層面的作業 作業系統層次的輸出入作業 I/O 的排程 (Scheduling) 緩衝處理 (buffering) 快取記憶體 (cache) 的運用 儲位 (Spool) 的運用 溝通的訊息與系統資料的處理 I/O 請求與硬體作業之間的轉換 串流 (streams) 的概念 串流 (stream) 的基本觀念 認識串流類別之間的關係 java.io.inputstream 的使用 java.io.outputstream 的使用 與檔案相關的串流處理 Java 對於串流 (stream) 的其他支援
7 篩選串流 (filtered streams) 字元串流 (character streams) PART 5 分散式系統 Chapter 13 分散式作業系統 13.1 分散式作業系統 (distributed operating system) 入門 分散式系統 (distributed system) 分散式系統的優缺點 分散式系統的硬體觀念 分散式作業系統的類型 分散式系統中通訊的方式 分散式系統中的程式與處理器 區域網路作業系統 Novell Netware 簡介 從 Windows NT/2000 到 Windows 2008 Server 以 UNIX 為基礎的網路作業環境 分散式架構下的資訊傳遞 傳輸層服務的基本作業 通訊槽 (socket) 的基本觀念 TCP/IP 中的主從模型 通訊軟體的設計與架構 協定的應用程式介面 遠端程序呼叫 (RPC,Remote Procedure Calls) Java 的遠端方法呼叫 Client 與 Server 程式設計 Java RMI 架構的編譯與執行過程 Java RMI 範例練習 從應用的觀點來了解訊息服務 (messaging service) Chapter 14 分散式檔案系統 14.1 分散式檔案系統 命名的問題 (naming) 遠端檔案的存取 (remote file access) 遠端檔案服務 (remote file service) 廣域網路檔案系統 廣域透明化 通訊的模式 廣域應用的發展 分散式檔案系統的實例 NFS 簡介
8 作業系統 AFS 簡介 DCE 簡介 Chapter 15 分散式系統的理論與實務 15.1 分散式運算系統的基本概念 分散式運算的涵義 訊息傳遞的方法 (Message passing) 分散式的記憶體管理 事件的排序問題 之前發生的關係 (happened-before relation) 決定事件發生先後的方法 互斥 (mutual exclusion) 集中式的演算法 完全分散式的演算法 註記傳遞 (token-passing) 的演算法 分散式的單元性 (atomicity) 分散式的並行控制 (concurrency control) 時鐘的同步 (Clock synchronization) 互斥 (Mutual exclusion) 交易異動模型 (Transaction model) 分散式的死結處理 (deadlock handling) 分散式演算法的常見問題 以 CORBA 為例來認識分散式系統 CORBA 的基本觀念 CORBA 的基本組成 CORBA 中物件的處理 簡單的 CORBA 實作 定義 IDL 介面 CORBA 物件啟動的過程 認識 IDL(interface definition language) IDL 的資料型式 (data types) 模組 (modules) 與介面 (interfaces) 從 IIOP(Internet Inter-ORB Protocol) 看分散式應用的開發 認識 RMI-IIOP CORBA 與 RMI-IIOP PART 6 系統的保護與安全管理 Chapter 16 系統的保護 16.1 系統保護 (Protection) 的基本觀念
9 保護的目的 保護的原則 系統保護的機制 保護政策的觀念 保護領域 (protection domain) 的觀念 與系統保護相關的實例 存取控制 (access control) 資料存取控制簡介 身份識別 (identification) 與驗證 (authentication) 身份識別與鑑別的方法與技術 存取授權 (authorization) 存取控制的模型 自決式的 (discretionary) 模型 強制式的 (mandatory) 模型 非自決式的 (nondiscretionary) 模型 存取控制的技術 以規則為主的存取控制 (rule-based access control) 有限制的使用者介面 (constrained user interface) 存取控制矩陣 (access control matrix) 與內容相關的存取控制 (content-dependent access control) 與環境因素相關的存取控制 (context-dependent access control) 存取控制的實施 存取控制的管理 存取控制的方法 存取控制的類型 責任機制 (Accountability) 存取控制的作業實務 用陣列來描述保護的模型 以存取權矩陣 (access matrix) 為例 存取權矩陣的實作 存取控制可能遭遇的威脅 字典攻擊 (dictionary attack) 蠻力攻擊 (brute force attack) 假造的登入畫面 (spoofing at logon) Chapter 17 系統的安全管理 17.1 電腦與網路安全 認識安全問題 網路安全 (Network Security) 網路使用的安全模型 (Network Access Security Model) 安全原則 惡意軟體 (malware) 惡意軟體的分類
10 作業系統 惡意軟體的實例 安全問題的解決辦法 系統的監督 (monitoring) 入侵偵測 (intrusion detection) 入侵預防系統 (intrusion prevention systems) 從密碼學 (cryptography) 來看保護安全的方法 來自網路上的攻擊 解開資訊大門的金鑰 保持資料的完整性與身份識別 (Authentication) 告訴我你是誰? RSA 加密法 (RSA encryption) 防火牆 (firewall) PART 7 特定系統介紹與案例探討 Chapter 18 特定系統的介紹 18.1 作業系統的元件與架構 單一組合的結構 (monolithic) 模組化的設計 (modular design) 擴充式核心 (extensible nucleus) 的設計 層次化的架構 硬體分散產生的影響 網路作業系統 (NOS, Network Operating System) 分散式的作業系統 (DOS, Distributed Operating System) 作業系統的設計 作業系統的介面 作業系統的製作 作業系統發展的趨勢 大位址空間的作業系統 (large address space operating systems) 網路化 平行與分散式系統 多媒體的需求 低功率電腦與嵌入式系統 (embedded systems) 特定系統 即時系統 (real-time systems) 多媒體系統 (multimedia systems) Chapter 19 作業系統的實例與研究方向 19.1 Windows NT 簡介 NT 的歷史 NT 設計的原則
11 NT 的系統組成 硬體抽象層 (HAL, Hardware abstraction layer) NT 的核心 (kernel) NT Executive 環境子系統 (Environment subsystem) NT 的檔案系統 (file system) NT 網路的觀念 NT 的程式設計介面 UNIX 類型的作業系統 傳統的 UNIX 系統 Linux 作業系統 研發導向的作業系統 Choices 物件導向作業系統 Mach 作業系統 CHORUS 作業系統 Appendixe A VMWare 的使用實務 A-1 虛擬機器 (virtual machines) 的概念...A-3 A-2 認識 VMWare...A-4 A-3 VMWare 的 Server 程式...A-9 A-4 VMWare 的設定...A-9 A-5 VMWare 的應用... A-10 Appendixe B 參考文獻 Appendixe C 索引 0-15
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