現(xiàn)代體系結構上的UNIX系統(tǒng)：內(nèi)核程序員的SMP和Caching技術

第1章 回顧UNIX內(nèi)核原理 
1.1 引言 
1.2 進程、程序和線程 
1.3 進程地址空間 
1.3.1 地址空間映射 
1.4 現(xiàn)場切換 
1.5 存儲管理和進程管理的系統(tǒng)調(diào)用 
1.5.1 系統(tǒng)調(diào)用fork 
1.5.2 系統(tǒng)調(diào)用exec 
1.5.3 系統(tǒng)調(diào)用exit 
1.5.4 系統(tǒng)調(diào)用sbrk和brk 
1.5.5 共享存儲 
1.5.6 輸入輸出操作 
1.5.7 映射文件 
1.6 小結 
1.7 習題 
1.8 進一步的讀物 
第一部分 高速緩存存儲系統(tǒng)
第2章 高速緩存存儲系統(tǒng)概述 
2.1 存儲器層次結構 
2.2 高速緩存基本原理 
2.2.1 如何存取高速緩存 
2.2.2 虛擬地址還是物理地址 
2.2.3 搜索高速緩存 
2.2.4 替換策略 
2.2.5 寫入策略 
2.3 直接映射高速緩存 
2.3.1 直接映射高速緩存的散列算法 
2.3.2 直接映射高速緩存的實例 
2.3.3 直接映射高速緩存的缺失處理和替換策略 
2.3.4 直接映射高速緩存的總結 
2.4 雙路組相聯(lián)高速緩存 
2.4.1 雙路組相聯(lián)高速緩存的總結
2.5 n路組相聯(lián)高速緩存 
2.6 全相聯(lián)高速緩存 
2.7 n路組相聯(lián)高速緩存的總結 
2.8 高速緩存沖洗 
2.9 無高速緩存操作 
2.10 獨立的指令高速緩存和數(shù)據(jù)高速緩存 
2.11 高速緩存的性能 
2.12 如何區(qū)分不同的高速緩存結構 
2.13 習題 
2.14 進一步的讀物 
第3章 虛擬高速緩存 
3.1 虛擬高速緩存的操作 
3.2 虛擬高速緩存的問題 
3.2.1 歧義 
3.2.2 別名 
3.3 管理虛擬高速緩存 
3.3.1 現(xiàn)場切換 
3.3.2 fork 
3.3.3 exec
3.3.4 exit
3.3.5 brk和sbrk
3.3.6 共享存儲器和映射文件
3.3.7 輸入輸出 
3.3.8 用戶-內(nèi)核數(shù)據(jù)的歧義 
3.4 小結 
3.5 習題 
3.6 進一步的讀物 
第4章 帶有鍵的虛擬高速緩存
4.1 帶有鍵的虛擬高速緩存的操作
4.2 管理帶有鍵的虛擬高速緩存
4.2.1 現(xiàn)場切換
4.2.2 fork
4.2.3 exec 
4.2.4 exit 
4.2.5 brk和sbrk 
4.2.6 共享存儲和映射文件 
4.2.7 輸入輸出 
4.2.8 用戶-內(nèi)核數(shù)據(jù)的歧義 
4.3 在MMU中使用虛擬高速緩存 
4.4 小結 
4.5 習題
4.6 進一步的讀物
第5章 帶有物理地址標記的虛擬高速緩存
5.1 帶有物理標記的虛擬高速緩存的組成
5.2 管理帶有物理標記的虛擬高速緩存 
5.2.1 現(xiàn)場切換 
5.2.2 fork 
5.2.3 exec 
5.2.4 exit 
5.2.5 brk和sbrk 
5.2.6 共享存儲和映射文件 
5.2.7 輸入輸出 
5.2.8 用戶-內(nèi)核數(shù)據(jù)的歧義 
5.3 小結 
5.4 習題 
5.5 進一步的讀物 
第6章 物理高速緩存
6.1 物理高速緩存的組成
6.2 管理物理高速緩存
6.2.1 現(xiàn)場切換
6.2.2 fork
6.2.3 exec、exit、brk和sbrk
6.2.4 共享存儲和映射文件
6.2.5 用戶-內(nèi)核數(shù)據(jù)的歧義
6.2.6 輸入輸出和總線監(jiān)視
6.3 多級高速緩存 
6.3.1 帶有次級物理高速緩存的主虛擬高速緩存 
6.3.2 帶有物理標記的主虛擬高速緩存和次級物理高速緩存
6.4 小結
6.5 習題
6.6 進一步的讀物
第7章 高效的高速緩存管理技術
7.1 引言
7.2 地址空間布局
7.2.1 虛擬索引的高速緩存
7.2.2 動態(tài)地址綁定 
7.2.3 物理索引高速緩存
7.3 受限于高速緩存大小的沖洗操作
7.4 滯后的高速緩存無效操作
7.4.1 帶有鍵的虛擬高速緩存
7.4.2 沒有總線監(jiān)視機制的物理標記高速緩存
7.5 按高速緩存對齊數(shù)據(jù)結構
7.6 小結
7.7 習題
7.8 進一步的讀物
第二部分 多處理機系統(tǒng)
第8章 多處理機系統(tǒng)概述
8.1 引言
8.1.1 MP操作系統(tǒng)
8.2 緊密耦合、共享存儲的對稱多處理機
8.3 MP存儲器模型
8.3.1 順序存儲模型
8.3.2 原子讀和原子寫
8.3.3 原子讀-改-寫操作
8.4 互斥 
8.5 回顧單處理機Unix系統(tǒng)上的互斥 
8.5.1 短期互斥 
8.5.2 和中斷處理程序的互斥 
8.5.3 長期互斥 
8.6 在MP上使用UP互斥策略的問題 
8.7 小結 
8.8 習題 
8.9 進一步的讀物 
第9章 主從處理機內(nèi)核 
9.1 引言 
9.2 自旋鎖
9.3 死鎖 
9.4 主從處理機內(nèi)核的實現(xiàn) 
9.4.1 運行隊列的實現(xiàn) 
9.4.2 從處理器的進程選擇 
9.4.3 主處理器的進程選擇 
9.4.4 時鐘中斷處理 
9.5 性能考慮 
9.5.1 主從處理機內(nèi)核的改進 
9.6 小結 
9.7 習題
9.8 進一步的讀物 
第10章 采用自旋鎖的內(nèi)核 
10.1 引言 
10.2 巨型上鎖 
10.3 不需要上鎖的多線程情況 
10.4 粗粒度上鎖 
10.5 細粒度上鎖 
10.5.1 短期互斥 
10.5.2 長期互斥
10.5.3 和中斷處理程序的互斥
10.5.4 鎖的粒度
10.5.5 性能 
10.5.6 內(nèi)核搶先 
10.6 sleep和wakeup對多處理機的影響 
10.7 小結 
10.8 習題 
10.9 進一步的讀物 
第11章 采用信號量的內(nèi)核
11.1 引言
11.1.1 采用信號量的互斥
11.1.2 采用信號量的同步
11.1.3 采用信號量分配資源
11.2 死鎖
11.3 實現(xiàn)信號量 
11.4 粗粒度信號量的實現(xiàn) 
11.5 采用信號量的多線程 
11.5.1 長期互斥 
11.5.2 短期互斥 
11.5.3 同步
11.6 性能考慮
11.6.1 測量鎖爭用
11.6.2 結對
11.6.3 多讀鎖
11.7 小結 
11.8 習題 
11.9 進一步的讀物 
第12章 其他MP原語
12.1 引言
12.2 管程
12.3 事件計數(shù)和定序器
12.4 SVR4.2 MP的MP原語
12.4.1 自旋鎖
12.4.2 睡眠鎖 
12.4.3 同步變量 
12.4.4 多讀鎖
12.5 比較MP同步原語
12.6 小結
12.7 習題
12.8 進一步的讀物
第13章 其他存儲模型
13.1 引言
13.2 Dekker算法 
13.3 其他存儲模型 
13.4 TSO
13.5 PSO
13.6 作為存儲層次結構一部分的store緩沖
13.7 小結
13.8 習題
13.9 進一步的讀物
第三部分 帶有高速緩存的多處理機系統(tǒng)
第14章 MP高速緩存一致性概述
14.1 引言
14.2 高速緩存一致性問題
14.3 軟件高速緩存一致性
14.3.1 共享數(shù)據(jù)不被高速緩存
14.3.2 有選擇性地沖洗高速緩存
14.3.3 處理其他存儲模型
14.4 小結
14.5 習題
14.6 進一步的讀物
第15章 硬件高速緩存一致性
15.1 引言
15.2 寫-使無效協(xié)議 
15.2.1 寫直通-使無效協(xié)議 
15.2.2 寫一次協(xié)議 
15.2.3 MESI協(xié)議
15.3 寫-更新協(xié)議
15.3.1 Firefly協(xié)議
15.3.2 MIPS R4000 更新協(xié)議 
15.4 讀-改-寫操作的一致性 
15.5 多級高速緩存的硬件一致性 
15.6 其他主要的存儲體系結構
15.6.1 交叉開關互連
15.6.2 基于目錄的硬件高速緩存一致性 
15.7 對軟件的影響 
15.8 非順序存儲模型的硬件一致性 
15.9 軟件的性能考慮 
15.9.1 數(shù)據(jù)結構在高速緩存內(nèi)對齊 
15.9.2 在獲得自旋鎖時減少對高速緩存行的爭用 
15.9.3 一致性協(xié)議與數(shù)據(jù)用途相匹配 
15.10 小結
15.11 習題
15.12 進一步的讀物
附錄A 體系結構匯總
附錄B 部分習題的答案