Περιεχόµενα ΠΡΟΛΟΓΟΣ 23

Περιεχόµενα ΠΡΟΛΟΓΟΣ 23 1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ 27 1.1 ΤΙ ΕΙΝΑΙ ΤΟ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ; 30 1.1.1 Το λειτουργικό σύστηµα ως επεκτεταµένη µηχανή 30 1.1.2 Το λειτουργικό σύστηµα ως διαχειριστής πόρων 31 1.2 Η ΙΣΤΟΡΙΑ ΤΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ 32 1.2.1 Η πρώτη γενιά (1945-1955): Λυχνίες κενού και πίνακες συνδέσεων 33 1.2.2 Η δεύτερη γενιά (1955-1965): Τρανζίστορ και συστήµατα δέσµης 34 1.2.3 Η τρίτη γενιά (1965-1980): Ολοκληρωµένα κυκλώµατα και πολυπρογραµµατισµός 36 1.2.4 Η τέταρτη γενιά (1980 - σήµερα): Προσωπικοί υπολογιστές 41 1.2.5 Η οντογένεση ανακεφαλαιώνει τη φυλογένεση 45 1.3 Ο ΖΩΟΛΟΓΙΚΟΣ ΚΗΠΟΣ ΤΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ 46 1.3.1 Λειτουργικά συστήµατα µεγάλων υπολογιστών 46 1.3.2 Λειτουργικά συστήµατα διακοµιστών 47 1.3.3 Λειτουργικά συστήµατα πολυεπεξεργαστών 47 27

8 Περιεχόµενα 1.3.4 Λειτουργικά συστήµατα προσωπικών υπολογιστών 47 1.3.5 Λειτουργικά συστήµατα πραγµατικού χρόνου 48 1.3.6 Ενσωµατωµένα λειτουργικά συστήµατα 48 1.3.7 Λειτουργικά συστήµατα για έξυπνες κάρτες 48 1.4 ΓΕΝΙΚΑ ΓΙΑ ΤΟ ΥΛΙΚΟ ΤΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ 49 1.4.1 Επεξεργαστές 49 1.4.2 Μνήµη 52 1.4.3 Συσκευές Ε/Ε 58 1.4.4 ίαυλοι 61 1.5 ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ 64 1.5.1 ιεργασίες 65 1.5.2 Αδιέξοδα 67 1.5.3 ιαχείριση µνήµης 68 1.5.4 Είσοδος/Έξοδος 69 1.5.5 Αρχεία 69 1.5.6 Ασφάλεια 72 1.5.7 Το κέλυφος 73 1.5.8 Η ανακύκλωση των εννοιών 74 1.6 ΚΛΗΣΕΙΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ 76 1.6.1 Κλήσεις συστήµατος για τη διαχείριση διεργασιών 79 1.6.2 Κλήσεις συστήµατος για τη διαχείριση αρχείων 83 1.6.3 Κλήσεις συστήµατος για τη διαχείριση καταλόγων 84 1.6.4 ιάφορες κλήσεις συστήµατος 85 1.6.5 Το Windows Win32 API 86 1.7 Η ΟΜΗ ΤΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ 89 1.7.1 Μονολιθικά συστήµατα 90 1.7.2 Πολυεπίπεδα συστήµατα 91 1.7.3 Εικονικές µηχανές 92 1.7.4 Οι εξωπυρήνες 95 1.7.5 Το µοντέλο πελάτη-διακοµιστή 96 1.8 Η ΕΡΕΥΝΑ ΣΤΑ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ 97 1.9 Η ΙΑΡΘΡΩΣΗ ΤΟΥ ΥΠΟΛΟΙΠΟΥ ΒΙΒΛΙΟΥ 99 1.10 ΜΕΤΡΙΚΕΣ ΜΟΝΑ ΕΣ 100 1.11 ΠΕΡΙΛΗΨΗ 101

Περιεχόµενα 9 2 ΙΕΡΓΑΣΙΕΣ ΚΑΙ ΝΗΜΑΤΑ 107 2.1 ΙΕΡΓΑΣΙΕΣ 107 2.1.1 Το µοντέλο των διεργασιών 108 2.1.2 Η δηµιουργία των διεργασιών 110 2.1.3 Τερµατισµός διεργασιών 112 2.1.4 Ιεραρχίες διεργασιών 113 2.1.5 Καταστάσεις διεργασιών 114 2.1.6 Υλοποίηση διεργασιών 116 2.2 ΝΗΜΑΤΑ 119 2.2.1 Το µοντέλο των νηµάτων 119 2.2.2 Χρήση των νηµάτων 123 2.2.3 Η υλοποίηση των νηµάτων στο χώρο του χρήστη 129 2.2.4 Η υλοποίηση των νηµάτων στον πυρήνα 132 2.2.5 Υβριδικές υλοποιήσεις 133 2.2.6 Οι δραστηριότητες του χρονοπρογραµµατιστή 134 2.2.7 Αναδυόµενα νήµατα 136 2.2.8 Μετατροπή του µονονηµατικού κώδικα σε πολυνηµατικό 137 2.3 ΙΑ ΙΕΡΓΑΣΙΑΚΗ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑ 141 2.3.1 Συνθήκες συναγωνισµού 141 2.3.2 Κρίσιµες περιοχές 143 2.3.3 Αµοιβαίος αποκλεισµός και αναµονή µε απασχόληση 144 2.3.4 Λήθαργος και αφύπνιση 149 2.3.5 Σηµατοφόροι 152 2.3.6 Τα mutex 154 2.3.7 Ελεγκτές 157 2.3.8 Μεταβίβαση µηνυµάτων 163 2.3.9 Φράγµατα 167 2.4 ΚΛΑΣΙΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΙΑ ΙΕΡΓΑΣΙΑΚΗΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΣ 168 2.4.1 Το πρόβληµα του δείπνου των φιλοσόφων 169 2.4.2 Το πρόβληµα αναγνωστών-συγγραφέων 171 2.4.3 Το πρόβληµα του κοιµώµενου κουρέα 173 2.5 ΧΡΟΝΟΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ 177 2.5.1 Εισαγωγή στο χρονοπρογραµµατισµό 177 2.5.2 Χρονοπρογραµµατισµός στα συστήµατα δέσµης 185 2.5.3 Χρονοπρογραµµατισµός στα αλληλεπιδραστικά συστήµατα 189 2.5.4 Χρονοπρογραµµατισµός στα συστήµατα πραγµατικού χρόνου 195

10 Περιεχόµενα 2.5.5 Πολιτικές και µηχανισµοί 197 2.5.6 Χρονοπρογραµµατισµός νηµάτων 197 2.6 H ΕΡΕΥΝΑ ΓΙΑ ΤΙΣ ΙΕΡΓΑΣΙΕΣ ΚΑΙ ΤΑ ΝΗΜΑΤΑ 199 2.7 ΠΕΡΙΛΗΨΗ 200 3 Α ΙΕΞΟ Α 207 3.1 ΠΟΡΟΙ 208 3.1.1 Προεκτοπίσιµοι και µη προεκτοπίσιµοι πόροι 208 3.1.2 Απόκτηση πόρων 210 3.2 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΑ Α ΙΕΞΟ Α 211 3.2.1 Συνθήκες για την εµφάνιση αδιεξόδου 212 3.2.2 Μοντελοποίηση των αδιεξόδων 212 3.3 Ο ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΣ ΤΗΣ ΣΤΡΟΥΘΟΚΑΜΗΛΟΥ 216 3.4 ΑΝΙΧΝΕΥΣΗ ΚΑΙ ΑΝΑΚΑΜΨΗ ΑΠΟ Α ΙΕΞΟ Α 217 3.4.1 Ανίχνευση αδιεξόδων όταν υπάρχει ένας πόρος από κάθε είδος 217 3.4.2 Ανίχνευση αδιεξόδων όταν υπάρχουν πολλοί πόροι από κάθε είδος 219 3.4.3 Ανάκαµψη από αδιέξοδο 222 3.5 ΑΠΟΦΥΓΗ Α ΙΕΞΟ ΩΝ 224 3.5.1 Τροχιές πόρων 224 3.5.2 Ασφαλείς και ανασφαλείς καταστάσεις 226 3.5.3 Ο αλγόριθµος του τραπεζίτη για ένα µόνο πόρο 227 3.5.4 Ο αλγόριθµος του τραπεζίτη για πολλούς πόρους 228 3.6 ΑΠΑΓΟΡΕΥΣΗ Α ΙΕΞΟ ΩΝ 230 3.6.1 Προσβολή της συνθήκης του αµοιβαίου αποκλεισµού 230 3.6.2 Προσβολή της συνθήκης δέσµευσης και αναµονής 231 3.6.3 Προσβολή της συνθήκης της µη προεκτόπισης 232 3.6.4 Προσβολή της συνθήκης της κυκλικής αναµονής 232

Περιεχόµενα 11 3.7 ΑΛΛΑ ΘΕΜΑΤΑ 233 3.7.1 Κλείδωµα σε δύο φάσεις 233 3.7.2 Αδιέξοδα που δεν προκαλούνται από πόρους 234 3.7.3 Λιµοκτονία 234 3.8 H ΕΡΕΥΝΑ ΓΙΑ ΤΑ Α ΙΕΞΟ Α 235 3.9 ΠΕΡΙΛΗΨΗ 236 4 ΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΜΝΗΜΗΣ 241 4.1 ΒΑΣΙΚΗ ΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΜΝΗΜΗΣ 242 4.1.1 Μονοπρογραµµατισµός χωρίς εναλλαγή ή σελιδοποίηση 242 4.1.2 Πολυπρογραµµατισµός µε σταθερά διαµερίσµατα 243 4.1.3 Η µοντελοποίηση του πολυπρογραµµατισµού 245 4.1.4 Ανάλυση επιδόσεων συστήµατος που χρησιµοποιεί πολυπρογραµµατισµό 246 4.1.5 Επανατοποθέτηση και προστασία 247 4.2 ΕΝΑΛΛΑΓΗ 249 4.2.1 ιαχείριση µνήµης µε χάρτες ψηφίων 252 4.2.2 ιαχείριση µνήµης µε συνδεδεµένες λίστες 253 4.3. ΕΙΚΟΝΙΚΗ ΜΝΗΜΗ 256 4.3.1 Σελιδοποίηση 256 4.3.2 Πίνακες σελίδων 260 4.3.3 Οι συσκευές TLB 266 4.3.4 Ανεστραµµένοι πίνακες σελίδων 268 4.4 ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΙ ΑΝΤΙΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΣΕΛΙ ΩΝ 270 4.4.1 Ο αλγόριθµος της βέλτιστης αντικατάστασης σελίδας 271 4.4.2 Ο αλγόριθµος αντικατάστασης σελίδας NRU 272 4.4.3 Ο αλγόριθµος αντικατάστασης σελίδας FIFO 273 4.4.4 Ο αλγόριθµος αντικατάστασης σελίδας της δεύτερης ευκαιρίας 273 4.4.5 Ο αλγόριθµος αντικατάστασης σελίδας του ρολογιού 274 4.4.6 Ο αλγόριθµος αντικατάστασης σελίδας LRU 275 4.4.7 Προσοµοίωση του αλγορίθµου LRU µε λογισµικό 276 4.4.8 Ο αλγόριθµος αντικατάστασης σελίδας του λειτουργικού συνόλου 279 4.4.9 Ο αλγόριθµος αντικατάστασης σελίδας WSClock 283 4.4.10 Σύνοψη των αλγορίθµων αντικατάστασης σελίδας 285

12 Περιεχόµενα 4.5. ΜΟΝΤΕΛΟΠΟΙΗΣΗ ΤΩΝ ΑΛΓΟΡΙΘΜΩΝ ΑΝΤΙΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ 287 4.5.1 Το παράδοξο του Belady 287 4.5.2 Αλγόριθµοι στοίβας 288 4.5.3 Το αλφαριθµητικό απόστασης 290 4.5.4 Πρόβλεψη του ρυθµού σφαλµάτων σελίδας 291 4.6. ΘΕΜΑΤΑ ΣΧΕ ΙΑΣΜΟΥ ΓΙΑ ΤΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΣΕΛΙ ΟΠΟΙΗΣΗΣ 293 4.6.1 Τοπικές και καθολικές πολιτικές κατανοµής 293 4.6.2 Έλεγχος φορτίου 296 4.6.3 Μέγεθος σελίδας 297 4.6.4 ιαχωρισµός των χώρων εντολών και δεδοµένων 298 4.6.5 Κοινόχρηστες σελίδες 299 4.6.6 Πολιτική καθαρισµού 301 4.6.7 ιασύνδεση εικονικής µνήµης 301 4.7 ΖΗΤΗΜΑΤΑ ΥΛΟΠΟΙΗΣΗΣ 302 4.7.1 Η ανάµιξη του λειτουργικού συστήµατος στη σελιδοποίηση 302 4.7.2 Χειρισµός σφαλµάτων σελίδας 303 4.7.3 Εφεδρικά αντίγραφα εντολών 305 4.7.4 Κλείδωµα σελίδων στη µνήµη 306 4.7.5 ευτερεύουσα µνήµη 306 4.7.6 ιαχωρισµός πολιτικής και µηχανισµού 308 4.8 ΚΑΤΑΤΜΗΣΗ 310 4.8.1 Υλοποίηση της αµιγούς κατάτµησης 313 4.8.2 Κατάτµηση µε σελιδοποίηση: MULTICS 315 4.8.3 Κατάτµηση µε σελιδοποίηση: Intel Pentium 318 4.9 Η ΕΡΕΥΝΑ ΓΙΑ ΤΗ ΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΜΝΗΜΗΣ 324 4.10 ΠΕΡΙΛΗΨΗ 325 5 ΕΙΣΟ ΟΣ/ΕΞΟ ΟΣ 333 5.1 ΑΡΧΕΣ ΤΟΥ ΥΛΙΚΟΥ ΕΙΣΟ ΟΥ/ΕΞΟ ΟΥ 333 5.1.1 Συσκευές Ε/Ε 334 5.1.2 Ελεγκτές συσκευών 335 5.1.3 E/E µε χαρτογράφηση στη µνήµη 337 5.1.4 Άµεση προσπέλαση µνήµης (DMA) 341 5.1.5 Και πάλι οι διακοπές 344

Περιεχόµενα 13 5.2 ΑΡΧΕΣ ΤΟΥ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ Ε/Ε 348 5.2.1 Στόχοι του λογισµικού Ε/Ε 348 5.2.2 Προγραµµατισµένη Ε/Ε 350 5.2.3 Ε/Ε οδηγούµενη από διακοπές 352 5.2.4 Ε/Ε µε τη χρήση DMA 353 5.3 ΕΠΙΠΕ Α ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ Ε/Ε 354 5.3.1 Χειριστές διακοπών 354 5.3.2 Οδηγοί συσκευών 355 5.3.3 Λογισµικό Ε/Ε ανεξάρτητο από τις συσκευές 359 5.3.4 Λογισµικό Ε/Ε για το χώρο του χρήστη 365 5.4 ΙΣΚΟΙ 367 5.4.1 Το υλικό των δίσκων 368 5.4.2 ιαµόρφωση δίσκου 384 5.4.3 Αλγόριθµοι χρονοπρογραµµατισµού βραχίονα δίσκου 388 5.5.4 Χειρισµός σφαλµάτων 392 5.4.5 Ευσταθείς αποθηκευτικοί χώροι 395 5.5 ΡΟΛΟΓΙΑ 398 5.5.1 Το υλικό των ρολογιών 399 5.5.2 Το λογισµικό των ρολογιών 400 5.5.3 Χρονιστές λογισµικού 403 5.6 ΤΕΡΜΑΤΙΚΑ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΕΝΑ ΣΕ ΧΑΡΑΚΤΗΡΕΣ 405 5.6.1 Υλικό τερµατικών RS-232 406 5.6.2 Λογισµικό εισόδου 408 5.6.3 Λογισµικό εξόδου 413 5.7 ΙΑΣΥΝ ΕΣΕΙΣ ΓΡΑΦΙΚΩΝ ΜΕ ΤΟ ΧΡΗΣΤΗ 415 5.7.1 Το υλικό των πληκτρολογίων, των ποντικιών, και των οθονών στους προσωπικούς υπολογιστές 416 5.7.2 Λογισµικό εισόδου 421 5.7.3 Λογισµικό εξόδου για τα Windows 421 5.8 ΤΕΡΜΑΤΙΚΑ ΙΚΤΥΩΝ 431 5.8.1 Το σύστηµα X Window 431 5.8.2 Το τερµατικό δικτύου SLIM 435

14 Περιεχόµενα 5.9 ΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΙΣΧΥΟΣ 439 5.9.1 Ζητήµατα υλικού 440 5.9.2 Ζητήµατα που αφορούν το λειτουργικό σύστηµα 441 5.9.3 Υποβαθµισµένη λειτουργία 447 5.10 Η ΕΡΕΥΝΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΙΣΟ Ο/ΕΞΟ Ο 449 5.11 ΠΕΡΙΛΗΨΗ 450 6 ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΡΧΕΙΩΝ 457 6.1 ΑΡΧΕΙΑ 458 6.1.1 Ονοµασία αρχείων 458 6.1.2 οµή των αρχείων 460 6.1.3 Τύποι αρχείων 462 6.1.4 Πρόσβαση στα αρχεία 463 6.1.5 Ιδιότητες αρχείων 465 6.1.6 Ενέργειες στα αρχεία 466 6.1.7 Παράδειγµα προγράµµατος που χρησιµοποιεί κλήσεις συστήµατος αρχείων 468 6.1.8 Αρχεία µε χαρτογράφηση στη µνήµη 471 6.2 ΚΑΤΑΛΟΓΟΙ 473 6.2.1 Συστήµατα καταλόγων ενός επιπέδου 473 6.2.2 Συστήµατα καταλόγων δύο επιπέδων 474 6.2.3 Ιεραρχικά συστήµατα καταλόγων 475 6.2.4 Ονόµατα διαδροµών 476 6.2.5 Ενέργειες σε καταλόγους 479 6.3 ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΑΡΧΕΙΩΝ 480 6.3.1 ιάταξη του συστήµατος αρχείων 480 6.3.2 Υλοποίηση των αρχείων 481 6.3.3 Η υλοποίηση των καταλόγων 486 6.3.4 Κοινόχρηστα αρχεία 490 6.3.5 ιαχείριση χώρου δίσκου 493 6.3.6 Αξιοπιστία των συστηµάτων αρχείων 499 6.3.7 Επιδόσεις των συστηµάτων αρχείων 508 6.3.8 Συστήµατα αρχείων µε καταγραφική δοµή 513

Περιεχόµενα 15 6.4 ΠΑΡΑ ΕΙΓΜΑΤΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΑΡΧΕΙΩΝ 515 6.4.1 Συστήµατα αρχείων για CD-ROM 515 6.4.2 Το σύστηµα αρχείων CP/M 521 6.4.3 Το σύστηµα αρχείων του MS-DOS 524 6.4.4 Το σύστηµα αρχείων των Windows 98 528 6.4.5 Το σύστηµα αρχείων UNIX V7 532 6.5 Η ΕΡΕΥΝΑ ΣΤΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΡΧΕΙΩΝ 535 6.6 ΠΕΡΙΛΗΨΗ 535 7 ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΠΟΛΥΜΕΣΩΝ 541 7.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΑ ΠΟΛΥΜΕΣΑ 542 7.2 ΑΡΧΕΙΑ ΠΟΛΥΜΕΣΩΝ 546 7.2.1 Κωδικοποίηση ήχου 547 7.2.2 Κωδικοποίηση βίντεο 550 7.3 ΣΥΜΠΙΕΣΗ ΒΙΝΤΕΟ 552 7.3.1 Το πρότυπο JPEG 553 7.3.2 Το πρότυπο MPEG 556 7.4 ΧΡΟΝΟΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ ΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΣΤΑ ΠΟΛΥΜΕΣΑ 559 7.4.1 Χρονοπρογραµµατισµός οµογενών διεργασιών 559 7.4.2 Γενικός χρονοπρογραµµατισµός σε πραγµατικό χρόνο 559 7.4.3 Χρονοπρογραµµατισµός µονοτονικού ρυθµού 561 7.4.4 Ο χρονοπρογραµµατισµός EDF 563 7.5 ΥΠΟ ΕΙΓΜΑΤΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΑΡΧΕΙΩΝ ΠΟΛΥΜΕΣΩΝ 565 7.5.1 Οι λειτουργίες ελέγχου των VCR 566 7.5.2 Βίντεο σχεδόν κατά παραγγελία 568 7.5.3 Βίντεο σχεδόν κατά παραγγελία µε λειτουργίες VCR 570 7.6 ΤΟΠΟΘΕΤΗΣΗ ΑΡΧΕΙΩΝ 572 7.6.1 Τοποθέτηση ενός αρχείου σε ένα µοναδικό δίσκο 572 7.6.2 ύο εναλλακτικές στρατηγικές οργάνωσης αρχείων 574 7.6.3 Τοποθέτηση αρχείων για βίντεο σχεδόν κατά παραγγελία 578

16 Περιεχόµενα 7.6.4 Τοποθέτηση πολλών αρχείων σε ένα δίσκο 579 7.6.5 Τοποθέτηση αρχείων σε πολλούς δίσκους 581 7.7 ΧΡΗΣΗ ΚΡΥΦΗΣ ΜΝΗΜΗΣ 584 7.7.1 Τοποθέτηση µπλοκ στην κρυφή µνήµη 585 7.7.2 Τοποθέτηση αρχείων στην κρυφή µνήµη 587 7.8 ΧΡΟΝΟΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ ΙΣΚΟΥ ΓΙΑ ΠΟΛΥΜΕΣΑ 587 7.8.1 Στατικός χρονοπρογραµµατισµός δίσκου 587 7.8.2 υναµικός χρονοπρογραµµατισµός δίσκου 589 7.9 Η ΕΡΕΥΝΑ ΣΤΑ ΠΟΛΥΜΕΣΑ 591 7.10 ΠΕΡΙΛΗΨΗ 592 8 ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΠΟΛΛΩΝ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΤΩΝ 597 8.1 ΠΟΛΥΕΠΕΞΕΡΓΑΣΤΕΣ 600 8.1.1 Υλικό πολυεπεξεργαστών 600 8.1.2 Τύποι λειτουργικών συστηµάτων για πολυεπεξεργαστές 608 8.1.3 Συγχρονισµός πολυεπεξεργαστών 612 8.1.4 Χρονοπρογραµµατισµός πολυεπεξεργαστών 617 8.2 ΠΟΛΥ-ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΕΣ 623 8.2.1 Υλικό πολυ-υπολογιστών 624 8.2.2 Λογισµικό επικοινωνίας χαµηλού επιπέδου 628 8.2.3 Λογισµικό επικοινωνίας επιπέδου χρήστη 632 8.2.4 Μακρινή κλήση διαδικασιών 636 8.2.5 Kατανεµηµένη κοινόχρηστη µνήµη 638 8.2.6 Χρονοπρογραµµατισµός πολυ-υπολογιστών 643 8.2.7 Ισοστάθµιση φορτίου 644 8.3 ΚΑΤΑΝΕΜΗΜΕΝΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ 648 8.3.1 Υλικό δικτύων 651 8.3.2 Υπηρεσίες δικτύων και πρωτόκολλα 654 8.3.3 Ενδιάµεσο λογισµικό που βασίζεται σε έγγραφα 659 8.3.4 Ενδιάµεσο λογισµικό που βασίζεται στο σύστηµα αρχείων 660 8.3.5 Ενδιάµεσο λογισµικό που βασίζεται σε κοινόχρηστα αντικείµενα 667 8.3.6 Ενδιάµεσο λογισµικό που βασίζεται σε συντεταγµένες 674

Περιεχόµενα 17 8.4 H ΕΡΕΥΝΑ ΣΤΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΠΟΛΛΩΝ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΤΩΝ 680 8.5 ΠΕΡΙΛΗΨΗ 680 9 ΑΣΦΑΛΕΙΑ 687 9.1 ΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΑΣΦΑΛΕΙΑΣ 688 9.1.1 Απειλές 688 9.1.2 Εισβολείς 689 9.1.3 Τυχαία απώλεια δεδοµένων 691 9.2 ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΚΡΥΠΤΟΓΡΑΦΙΑΣ 691 9.2.1 Κρυπτογραφία µυστικού κλειδιού 692 9.2.2 Κρυπτογραφία δηµόσιου κλειδιού 693 9.2.3 Μονόδροµες συναρτήσεις 694 9.2.4 Ψηφιακές υπογραφές 694 9.3 ΠΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΤΑΥΤΟΤΗΤΑΣ ΧΡΗΣΤΗ 696 9.3.1 Πιστοποίηση ταυτότητας µε τη χρήση κωδικών πρόσβασης 697 9.3.2 Πιστοποίηση ταυτότητας µε χρήση φυσικών αντικειµένων 707 9.3.3 Πιστοποίηση ταυτότητας µε τη χρήση βιοµετρίας 710 9.3.4 Αντίµετρα 713 9.4 ΕΠΙΘΕΣΕΙΣ ΑΠΟ ΤΟ ΕΣΩΤΕΡΙΚΟ ΤΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ 714 9.4.1 ούρειοι ίπποι 714 9.4.2 Παραπλανητική σύνδεση 716 9.4.3 Λογικές βόµβες 717 9.4.4 Καταπακτές 717 9.4.5 Υπερχείλιση περιοχής προσωρινής αποθήκευσης 718 9.4.6 Γενικές επιθέσεις στην ασφάλεια 721 9.4.7 ιάσηµα ψεγάδια στην ασφάλεια 722 9.4.8 Αρχές σχεδιασµού για την ασφάλεια 724 9.5 ΕΠΙΘΕΣΕΙΣ ΑΠΟ ΤΟ ΕΞΩΤΕΡΙΚΟ ΤΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ 725 9.5.1 Σενάρια καταστροφών από ιούς 726 9.5.2 Τρόπος λειτουργίας των ιών 727 9.5.3 Τρόποι εξάπλωσης των ιών 736 9.5.4 Τεχνικές εναντίον των ιών και τρόποι προστασίας των ιών από αυτές 738 9.5.5 Το σκουλήκι του ιαδικτύου 746 9.5.6 Κινητός κώδικας 748 9.5.7 Η ασφάλεια στην Java 754

18 Περιεχόµενα 9.6 ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑΣ 757 9.6.1 Πεδία ορισµού προστασίας 757 9.6.2 Λίστες ελέγχου πρόσβασης 759 9.6.3 υνατότητες 762 9.7 ΕΜΠΙΣΤΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ 766 9.7.1 Έµπιστη βάση υπολογισµών 767 9.7.2 Τυπικά µοντέλα ασφαλών συστηµάτων 768 9.7.3 Πολυεπίπεδη ασφάλεια 770 9.7.4 Ασφάλεια του Πορτοκαλί Βιβλίου 773 9.7.5 Συγκεκαλυµµένα Κανάλια 775 9.8 Η ΕΡΕΥΝΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΑΣΦΑΛΕΙΑ 780 9.9 ΠΕΡΙΛΗΨΗ 780 10 ΜΕΛΕΤΗ ΠΕΡΙΠΤΩΣΗΣ 1: UNIX ΚΑΙ LINUX 787 10.1 Η ΙΣΤΟΡΙΑ ΤΟΥ UNIX 788 10.1.1 UNICS 788 10.1.2 Το PDP-11 UNIX 789 10.1.3 Το φορητό UNIX 790 10.1.4 Το Berkeley UNIX 791 10.1.5 Το πρότυπο UNIX 792 10.1.6 MINIX 794 10.1.7 Linux 795 10.2 ΓΕΝΙΚΑ ΓΙΑ ΤΟ UNIX 798 10.2.1 Οι στόχοι του UNIX 798 10.2.2 Οι διασυνδέσεις µε το UNIX 799 10.2.3 Το κέλυφος του UNIX 800 10.2.4 Τα βοηθητικά προγράµµατα του UNIX 804 10.2.5 Η δοµή του πυρήνα 805 10.3 ΟΙ ΙΕΡΓΑΣΙΕΣ ΣΤΟ UNIX 808 10.3.1 Θεµελιώδεις έννοιες 808 10.3.2 Κλήσεις συστήµατος για τη διαχείριση διεργασιών 811 10.3.3 Η υλοποίηση των διεργασιών στο UNIX 818 10.3.4 Η εκκίνηση του UNIX 829

Περιεχόµενα 19 10.4 Η ΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΜΝΗΜΗΣ ΣΤΟ UNIX 832 10.4.1 Θεµελιώδεις έννοιες 832 10.4.2 Κλήσεις συστήµατος για τη διαχείριση µνήµης στο UNIX 835 10.4.3 Υλοποίηση της διαχείρισης µνήµης στο UNIX 836 10.5 ΕΙΣΟ ΟΣ/ΕΞΟ ΟΣ ΣΤΟ UNIX 846 10.5.1 Θεµελιώδεις έννοιες 846 10.5.2 Κλήσεις συστήµατος για είσοδο/έξοδο στο UNIX 850 10.5.3 Υλοποίηση της εισόδου/εξόδου στο UNIX 851 10.5.4 Ρεύµατα 854 10.6 ΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΑΡΧΕΙΩΝ ΤΟΥ UNIX 855 10.6.1 Θεµελιώδεις έννοιες 856 10.6.2 Κλήσεις συστήµατος αρχείων στο UNIX 861 10.6.3 Υλοποίηση του συστήµατος αρχείων του UNIX 866 10.6.4 NFS: Το σύστηµα αρχείων δικτύου 873 10.7 Η ΑΣΦΑΛΕΙΑ ΣΤΟ UNIX 880 10.7.1 Θεµελιώδεις έννοιες 880 10.7.2 Κλήσεις συστήµατος που αφορούν την ασφάλεια στο UNIX 883 10.7.3 Υλοποίηση της ασφαλείας στο UNIX 884 10.8 ΠΕΡΙΛΗΨΗ 884 11 ΜΕΛΕΤΗ ΠΕΡΙΠΤΩΣΗΣ 2: WINDOWS 2000 891 11.1 Η ΙΣΤΟΡΙΑ ΤΩΝ WINDOWS 2000 891 11.1.1 MS-DOS 891 11.1.2 Windows 95/98/Me 892 11.1.3 Windows NT 894 11.1.4 Τα Windows 2000 895 11.2 ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ ΣΤΑ WINDOWS 2000 901 11.2.1 Η διασύνδεση προγραµµατισµού εφαρµογών Win32 901 11.2.2 Το µητρώο 904 11.3 ΟΜΗ ΤΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ 908 11.3.1 Η δοµή του λειτουργικού συστήµατος 908 11.3.2 Η υλοποίηση των αντικειµένων 919 11.3.3 Υποσυστήµατα περιβάλλοντος 924

20 Περιεχόµενα 11.4 ΙΕΡΓΑΣΙΕΣ ΚΑΙ ΝΗΜΑΤΑ ΣΤΑ WINDOWS 2000 929 11.4.1 Θεµελιώδεις έννοιες 929 11.4.2 Κλήσεις API για τη διαχείριση εργασιών, διεργασιών, νηµάτων, και ινών 932 11.4.3 Υλοποίηση διεργασιών και νηµάτων 936 11.4.4 Προσοµοίωση του MS-DOS 944 11.4.5 Εκκίνηση των Windows 2000 945 11.5 ΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΜΝΗΜΗΣ 947 11.5.1 Θεµελιώδεις έννοιες 947 11.5.2 Κλήσεις συστήµατος για τη διαχείριση µνήµης 953 11.5.3 Υλοποίηση της διαχείρισης µνήµης 954 11.6 ΕΙΣΟ ΟΣ/ΕΞΟ ΟΣ ΣΤΑ WINDOWS 2000 961 11.6.1 Θεµελιώδεις έννοιες 961 11.6.2 Κλήσεις API εισόδου/εξόδου 963 11.6.3 Υλοποίηση της Ε/Ε 965 11.6.4 Οδηγοί συσκευών 965 11.7 ΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΑΡΧΕΙΩΝ ΤΩΝ WINDOWS 2000 968 11.7.1 Θεµελιώδεις έννοιες 969 11.7.2 Κλήσεις API που αφορούν το σύστηµα αρχείων στα Windows 2000 970 11.7.3 Υλοποίηση του συστήµατος αρχείων των Windows 2000 972 11.8 Η ΑΣΦΑΛΕΙΑ ΣΤΑ WINDOWS 2000 985 11.8.1 Θεµελιώδεις έννοιες 986 11.8.2 Κλήσεις API που αφορούν την ασφάλεια 988 11.8.3 Υλοποίηση της ασφάλειας 989 11.9 ΧΡΗΣΗ ΚΡΥΦΗΣ ΜΝΗΜΗΣ ΣΤΑ WINDOWS 2000 990 11.10 ΠΕΡΙΛΗΨΗ 993 12 ΣΧΕ ΙΑΣΜΟΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ 997 12.1 Η ΦΥΣΗ ΤΟΥ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΟΣ ΣΧΕ ΙΑΣΜΟΥ 998 12.1.1 Στόχοι 998 12.1.2 Γιατί είναι δύσκολο να σχεδιαστεί ένα λειτουργικό σύστηµα; 999

Περιεχόµενα 21 12.2 ΣΧΕ ΙΑΣΜΟΣ ΙΑΣΥΝ ΕΣΕΩΝ 1001 12.2.1 Καθοδηγητικές αρχές 1002 12.2.2 Υποδείγµατα 1004 12.2.3 Η διασύνδεση κλήσεων συστήµατος 1008 12.3 Η ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ 1010 12.3.1 Η δοµή του συστήµατος 1010 12.3.2 Μηχανισµός ή πολιτική; 1014 12.3.3 Ορθογωνικότητα 1016 12.3.4 Ονοµασία 1016 12.3.5 Χρόνος δέσµευσης 1018 12.3.6 Στατικές ή δυναµικές δοµές; 1019 12.3.7 Αναλυτική ή συνθετική υλοποίηση; 1021 12.3.8 Χρήσιµες τεχνικές 1022 12.4 ΑΠΟ ΟΣΗ 1027 12.4.1 Γιατί είναι αργά τα λειτουργικά συστήµατα; 1028 12.4.2 Τι πρέπει να βελτιστοποιηθεί; 1028 12.4.3 Ανταλλαγές χώρου-χρόνου 1029 12.4.4 Κρυφή µνήµη 1032 12.4.5 Υποδείξεις 1034 12.4.6 Εκµετάλλευση της τοπικότητας 1034 12.4.7 Η βελτιστοποίηση της συνηθισµένης περίπτωσης 1035 12.5 ΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΕΡΓΩΝ 1035 12.5.1 Ο µυθικός ανθρωποµήνας 1035 12.5.2 Η δοµή της οµάδας 1037 12.5.3 Ο ρόλος της πείρας 1039 12.5.4 Όχι ασηµένιες σφαίρες 1040 12.6 ΟΙ ΤΑΣΕΙΣ ΤΟΥ ΣΧΕ ΙΑΣΜΟΥ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ 1041 12.6.1 Λειτουργικά συστήµατα µε µεγάλους χώρους διευθύνσεων 1041 12.6.2 ικτύωση 1042 12.6.3 Παράλληλα και κατανεµηµένα συστήµατα 1042 12.6.4 Πολυµέσα 1043 12.6.5 Υπολογιστές µε µπαταρίες 1043 12.6.6 Ενσωµατωµένα συστήµατα 1044 12.7 ΠΕΡΙΛΗΨΗ 1044

22 Περιεχόµενα 13 ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΕΣ ΠΗΓΕΣ ΚΑΙ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1049 13.1 ΠΡΟΤΑΣΕΙΣ ΓΙΑ ΠΕΡΑΙΤΕΡΩ ΜΕΛΕΤΗ 1049 13.1.1 Εισαγωγικές και γενικές εργασίες 1050 13.1.2 ιεργασίες και νήµατα 1050 13.1.3 Αδιέξοδα 1051 13.1.4 ιαχείριση µνήµης 1051 13.1.5 Είσοδος/έξοδος 1052 13.1.6 Συστήµατα αρχείων 1053 13.1.7 Λειτουργικά συστήµατα πολυµέσων 1053 13.1.8 Συστήµατα πολλών επεξεργαστών 1054 13.1.9 Ασφάλεια 1055 13.1.10 UNIX και Linux 1057 13.1.11 Windows 2000 1058 13.1.12 Αρχές σχεδιασµού 1058 13.2 ΑΛΦΑΒΗΤΙΚΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1059 Ευρετήριο 1085