计算机软件技术及应用基础 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:清华大学出版社

作者:冯萍 编

出品人:

页数:353

译者:

出版时间:2004-6

价格:29.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787302079057

丛书系列:

图书标签:

• 计算机软件
• 软件技术
• 应用基础
• 计算机应用
• 编程入门
• 软件工程
• 信息技术
• 计算机科学
• 软件开发
• 基础教程

深入剖析数字世界的基石：现代操作系统原理与实践 图书名称： 现代操作系统原理与实践 图书简介： 本书旨在为读者提供一个全面、深入且兼具实践指导意义的操作系统（Operating System, OS）知识体系。在信息技术飞速发展的今天，操作系统作为连接硬件资源与上层应用软件的“中枢神经系统”，其核心原理的理解与掌握是构建任何复杂信息系统的基石。本书并非仅仅停留在理论的阐述，而是力求通过详实的案例、前沿的技术剖析以及丰富的实战经验，带领读者全面领略现代操作系统的设计哲学、核心机制及其在云计算、嵌入式、分布式系统中的应用。 本书的编排逻辑清晰，从宏观的系统架构入手，逐步深入到微观的并发控制、内存管理和文件系统等关键模块，最终拓展至现代操作系统面临的挑战与未来发展方向。 第一部分：操作系统的基础架构与历史演进 本部分将首先勾勒出操作系统的基本概念、目标与功能范畴。我们将回顾操作系统的发展历程，从早期的批处理系统，到分时系统，再到现代多用户、多任务、多处理器的复杂环境，探讨不同历史阶段的技术限制如何驱动操作系统的架构革新。 系统结构： 详细解析操作系统的层次化结构，包括内核（Kernel）的设计模式，如宏内核（Monolithic Kernel）、微内核（Microkernel）及混合内核的优缺点和适用场景。着重分析系统调用（System Call）接口的设计，它是用户空间与内核空间交互的唯一桥梁。 引导过程与中断处理： 深入剖析计算机启动的初始阶段，从固件（Firmware，如BIOS/UEFI）到加载引导程序（Bootloader），再到操作系统内核的初始化过程。重点阐述中断和异常处理机制，这是实现并发和保护的关键。 第二部分：进程管理与并发控制 进程与线程是操作系统实现多任务调度的基本单元。本部分将聚焦于如何高效、公平地管理这些执行实体。 进程与线程： 清晰界定进程（Process）和线程（Thread）的区别与联系，包括它们的上下文切换机制、PCB（进程控制块）和 TCB（线程控制块）的数据结构。我们将探讨用户级线程与内核级线程的映射策略。 CPU调度算法： 详尽分析各种主流的CPU调度算法，如先来先服务（FCFS）、最短作业优先（SJF）、优先级调度、轮转法（Round Robin），以及多级反馈队列（MLFQ）。本书将结合实际运行场景，对比不同算法在吞吐量、响应时间、周转时间上的性能表现，并探讨实时系统（Real-Time Systems）中的调度需求。 同步与互斥： 这是并发编程中最具挑战性的部分。我们将深入剖析竞态条件（Race Condition）的产生原因，并系统性地介绍同步机制： 经典同步工具： 信号量（Semaphore）、管程（Monitor）的设计与应用。 互斥锁（Mutex）与自旋锁（Spinlock）： 在不同硬件架构下的实现细节与性能考量。 经典同步问题解析： 读者将通过实现对生产者-消费者问题、读者-写者问题、哲学家进餐问题的解决方案，巩固对锁和条件的掌握。 第三部分：内存管理的核心技术 内存是系统中最宝贵的资源之一。本部分将围绕如何高效、安全地利用物理内存展开论述。 地址映射与保护： 解释逻辑地址、线性地址到物理地址的转换过程，这是实现内存保护隔离的基础。 分页（Paging）机制： 深入解析页表（Page Table）的结构，包括单级、多级页表，以及快表（TLB）的作用与工作原理。我们将探讨虚拟内存（Virtual Memory）的概念，理解其如何突破物理内存的限制。 页面置换算法： 详述如何处理缺页中断（Page Fault），对比先进先出（FIFO）、最近最少使用（LRU）、最优算法（OPT）等页置换策略的优劣。特别关注工作集模型（Working Set Model）对系统性能的影响。 内存分配策略： 分析连续内存分配（如首次适应、最佳适应）和非连续内存分配（分页、分段）的实现细节，以及内存碎片（Fragmentation）的管理与规避。 第四部分：存储系统与文件管理 本部分探讨数据如何在持久性存储介质上组织、访问和保护。 文件系统结构： 解析文件系统的逻辑结构（目录结构、文件控制块FCB）和物理组织（块的分配方式，如连续分配、链式分配、索引分配）。 主流文件系统实践： 对比分析Unix/Linux中的Ext系列文件系统、NTFS，以及面向高性能计算的日志文件系统（Journaling File System）的设计思想，重点剖析日志机制如何保证数据的一致性和快速恢复能力。 磁盘调度与I/O管理： 阐述磁盘I/O的基本原理，分析先来先服务、最短寻道时间优先（SSTF）、扫描（SCAN/C-SCAN）等磁盘调度算法在减少平均寻道时间上的应用。并介绍缓冲（Buffering）和缓存（Caching）在I/O性能优化中的作用。 第五部分：安全、保护与现代趋势 最后，本书将视野投向了操作系统的健壮性、安全性和未来发展。 系统保护与安全： 探讨域（Domain）和保护环（Protection Rings）机制，理解能力表（Capability List）与访问控制列表（ACL）在实现安全策略中的角色。分析身份验证与授权的基本流程。 分布式与云计算中的OS： 简要介绍分布式操作系统的核心挑战，例如分布式文件系统（DFS）的同步机制，以及虚拟化技术（如Hypervisor）如何改变了传统操作系统的边界和管理方式。 性能分析与调优： 提供实用的工具和方法论，指导读者如何使用系统性能监控工具（如`top`, `vmstat`, `iostat`）来诊断系统瓶颈，并针对性地进行系统参数调优。 本书内容组织严谨，语言精确，旨在培养读者从“使用者”到“设计者”的角色转变，为深入学习分布式计算、嵌入式系统开发或系统级编程打下坚实的基础。它不仅是一本教科书，更是一本能够指导系统工程师在复杂环境中进行深度维护和优化的参考手册。

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我过去接触过不少同类的技术手册，很多都陷入了“堆砌知识点”的误区，读起来像是在背诵一本庞杂的字典。然而，这本书的叙事风格异常的流畅和口语化，仿佛一位经验丰富的前辈坐在你身边，不疾不徐地为你讲解行业内的“潜规则”和实战心得。作者在描述那些抽象算法或复杂架构时，大量使用了生活化的比喻，比如将数据流比作交通系统，将软件架构比作城市规划，这种接地气的表达方式，瞬间拉近了技术与读者的距离。它没有过度地追求术语的专业性，而是更注重概念的直观理解，这对于那些希望快速掌握核心思想，而不是陷入无休止的细节泥潭的读者来说，无疑是一股清流。阅读过程中，我时不时会停下来，对着书本上的某个精妙比喻会心一笑，这种阅读的愉悦感是无法用分数衡量的。

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这本书的封面设计简直是艺术品，深沉的蓝色调配上简洁有力的银色字体，散发着一种专业又不失深邃的科技感。我一拿到手，就被那种厚重的质感吸引住了，纸张的触感非常细腻，翻页时几乎没有声音，这对于需要长时间沉浸在阅读中的人来说，简直是一种享受。内页的排版布局也看得出设计者的用心良苦，文字行距适中，段落划分清晰，即便是复杂的图表也能被妥善地安置在最合适的位置，让人在阅读过程中保持了极高的舒适度，完全不会产生视觉疲劳。我尤其欣赏它在章节标题上的处理，不仅仅是简单的粗体加下划线，而是用了不同的字号和颜色进行区分，使得知识点的层级关系一目了然。这种对阅读体验的极致追求，让这本书不仅仅是一本工具书，更像是一件可以珍藏的工艺品，每次翻开它，都能感受到一种对知识的敬畏和对阅读本身的尊重。

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这本书的参考文献和索引部分，简直是为深度学习者量身打造的宝藏。很多技术书籍在提供了基础内容后便戛然而止，留给读者自己去探索更前沿的资料。但这本书的末尾部分，提供了一份精选的书目清单，并且对每一本推荐读物的主题和难度都做了简短的精要点评，这种细致的引导，展现了作者对整个技术领域脉络的深刻把握。索引的设计也极为人性化，它不仅收录了核心术语，还巧妙地将一些衍生概念和相关的交叉领域知识点也纳入其中，查阅起来效率奇高。我曾经尝试在其他地方快速定位一个比较生僻的专业名词，结果发现只有在这里，它被置于一个合理的上下文环境中被解释清楚，这表明作者在编写时，考虑到了读者从入门到精通的全过程需求，而非仅仅满足于完成一本书的编写任务。

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这本书的内容组织逻辑简直是教科书级别的范本，它巧妙地将那些原本可能晦涩难懂的概念，通过层层递进的方式进行剖析。初学者可以从最基础的理论框架开始，每一步都有详实的铺垫和清晰的界定，作者似乎非常清楚读者的知识盲区在哪里，总能在关键转折点提供恰到好处的类比或案例。我特别留意了它在引入新知识点时的处理手法，绝不是生硬地抛出定义，而是先勾勒出该技术在实际应用中所面临的挑战，然后顺理成章地引出解决方案，这种“问题导向”的叙事方式，极大地激发了我探究其背后原理的欲望。读完一个章节，我感觉自己不是被动地接收信息，而是主动地参与了一场知识的构建过程，那种豁然开朗的体验，是很多技术书籍难以给予的。

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这本书在配图和图表的制作上，展现了令人惊叹的严谨性与美感。我见过很多技术书籍的图表，要么是低分辨率的截图，要么就是颜色搭配混乱、箭头指向不明的流程图。但这里面的每一张示意图，无论是UML图、网络拓扑图还是时序图，都采用了高度统一的视觉语言，配色专业且对比度极佳，线条清晰锐利，即便在打印质量不佳的复印件上，核心信息依然能被准确捕捉。更难能可贵的是，这些图表并非简单的装饰，它们是对文字内容的有力支撑和高度概括，很多时候，我看一张图胜过阅读三页的文字描述。作者似乎深谙“一图胜千言”的道理，将复杂的系统分解成易于理解的视觉模块，极大地提升了知识的吸收效率。

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