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《计算机网络技术实训教材》讲解了网络传输线制作、Windows 2000 Server的安装及其网络服务、路由器与交换机的配置、局域网与Internet连接所需工具软件的、网络防火墙的假设、网络故障排除与使用技巧等内容。《计算机网络技术实训教材》可以与本系列的《计算机网络技术》教材配套使用。最后介绍的是网络系统集成与应用。《计算机网络技术实训教材》注重实训教学，每章实训主要包括实训目的、实训内容、实训的理论基础、实训步骤四部分。
《现代操作系统原理与实践》 图书简介 本书旨在深入剖析现代操作系统的核心原理，并结合前沿的技术实践，为读者构建一个全面、系统的操作系统知识体系。内容涵盖操作系统的基本概念、历史演进，重点深入探讨进程管理、内存管理、文件系统、设备管理以及安全与保护机制等关键领域。本书不仅注重理论的严谨性，更强调工程实践中的应用价值，力求理论与实践的完美结合。 第一部分：操作系统基础与架构 第一章：操作系统的概述与发展历程 本章首先界定操作系统的核心概念和功能，阐述其作为系统资源的管理者和用户与硬件之间接口的关键角色。我们将追溯操作系统的发展脉络，从早期的批处理系统、多道程序设计，过渡到分时系统、实时系统，直至现代多核与分布式环境下的复杂系统。重点分析不同发展阶段对系统效率、公平性和交互性的需求驱动。此外，本章会介绍操作系统的主要类型，如通用型操作系统（如Linux、Windows）与嵌入式操作系统（如VxWorks、Android内核），并简要概述它们的架构特点。 第二章：操作系统内核与系统调用 内核是操作系统的核心，本章将详细剖析操作系统的层次结构和内核的组织方式。我们深入探讨宏内核（Monolithic Kernel）、微内核（Microkernel）以及混合内核（Hybrid Kernel）的架构优劣及其在实际系统中的应用。重点讲解系统调用的机制，包括用户态到内核态的转换过程、系统调用接口的设计原则，以及如何通过系统调用实现对底层资源的抽象和管理。通过对具体系统调用（如`fork()`, `execve()`, `open()`）的分析，读者将理解应用程序如何与操作系统进行交互。 第二部分：进程与线程管理 第三章：进程的描述与控制 进程是操作系统进行资源分配和调度的基本单位。本章详细描述进程的结构，包括进程控制块（PCB）的组成，以及进程在不同状态（新建、就绪、运行、阻塞、终止）间的转换。我们深入研究进程创建（`fork()`的语义）和进程终止的底层细节。本章还将探讨进程间的通信（IPC）机制，包括共享内存、消息传递、信号量、管道（Pipe）和套接字（Socket）的工作原理，并对比分析各种IPC方法的适用场景和效率。 第四章：线程与并发 线程是CPU调度的基本单位，本章着重讲解线程的概念、用户级线程与内核级线程的区别与联系。我们探讨多线程编程的优势与挑战，特别是并发编程中可能出现的数据竞争和死锁问题。详细分析并发控制的原语，如互斥锁（Mutex）、信号量（Semaphore）和条件变量（Condition Variable）的设计与使用，并引入屏障（Barrier）等同步工具。本章辅以C/Pthreads或Java并发API的实例，指导读者编写高效且健壮的多线程应用。 第五章：处理机调度算法 处理机调度是操作系统实现多任务并发的关键技术。本章系统梳理各种调度算法的原理、性能指标（如周转时间、等待时间、响应时间、吞吐量）和适用场景。内容包括非抢占式调度（如先来先服务FCFS、最短作业优先SJF）和抢占式调度（如时间片轮转RR、优先级调度、最短剩余时间优先SRTF）。此外，我们还将探讨多级反馈队列（MLFQ）调度机制，以及现代操作系统中为保证交互性和实时性而采用的复杂调度策略，如完全公平调度器（CFS）。 第三部分：内存管理 第六章：内存的逻辑组织与管理 本章聚焦于内存的抽象与管理，首先介绍程序如何从逻辑地址空间映射到物理地址空间。深入探讨固定分区和可变分区管理方式的优缺点，以及内部碎片和外部碎片的问题。重点解析内存保护机制，包括基址寄存器/限长寄存器（Base/Limit Register）的工作方式。 第七章：连续内存分配与分页管理 本章详细阐述分页（Paging）机制，这是现代操作系统内存管理的核心。讲解页表结构、多级页表（Two-level/Multi-level Paging）的设计以应对超大虚拟地址空间的需求，以及反向页表（Inverted Page Table）的思路。随后，深入分析TLB（Translation Lookaside Buffer）的作用和工作流程，它是实现快速地址翻译的关键硬件辅助。 第八章：分段与段页式内存管理 分段（Segmentation）如何满足程序按逻辑模块组织的需求。本章讲解段表结构及其与地址转换的关系。最后，综合分页和分段的优势，剖析段页式（Segmented Paging）内存管理方案，探讨其在某些传统架构操作系统中的应用和设计考量。 第九章：虚拟内存与页面置换算法 虚拟内存是实现大内存抽象的关键技术。本章深入探讨请求调页（Demand Paging）的工作原理，包括缺页中断的处理流程。重点对比分析各种页面置换算法的性能，包括最佳（OPT）、无引用（FIFO）、最近最少使用（LRU）、第二次机会/时钟算法（Second Chance/Clock）以及最不经常使用（LFU）等。我们还会讨论局部性引用原则、工作集模型（Working Set Model）以及抖动（Thrashing）现象及其预防措施。 第四部分：文件系统与I/O管理 第十章：文件系统概念与实现 本章系统介绍文件系统的结构和抽象层次。讲解文件属性、文件目录的组织结构（如单级、两级、树形目录结构）以及目录项的查找机制。深入分析文件系统的底层实现，包括空闲空间管理（位图法、链表法）和文件分配方式（连续分配、链接分配、索引分配），并以FAT、i-node（如ext4）等具体实例进行对比。 第十一章：文件系统的实现技术与日志 重点剖析高性能文件系统的关键技术。讲解如何通过预读/写（Buffering/Caching）提高I/O效率。深入分析事务性文件系统（Journaling File Systems，如ext3/ext4, NTFS）的原理，阐述日志记录（Journaling）如何确保文件系统在意外崩溃后的数据一致性和恢复能力。此外，介绍写入时复制（Copy-on-Write, CoW）技术在快照和高性能存储中的应用。 第十二章：I/O管理与设备驱动程序 本章关注操作系统如何管理和抽象硬件设备。介绍I/O软硬件接口，包括轮询、中断驱动I/O和直接内存访问（DMA）的工作机制。深入剖析设备驱动程序的设计框架、中断处理流程和服务例程。重点讲解I/O缓冲策略（如单缓冲、双缓冲、环形缓冲区）和Spooling技术在I/O性能优化中的作用。 第十三章：磁盘调度与存储层次 本章分析机械硬盘和固态硬盘的物理特性对I/O调度的影响。详细介绍磁盘I/O的性能指标（寻道时间、旋转延迟、传输时间）。重点分析磁盘调度算法，包括先来先服务（FCFS）、最短寻道时间优先（SSTF）、扫描算法（SCAN/Elevator）及其变体（C-SCAN）。最后，探讨存储层次结构（寄存器、缓存、主存、SSD、HDD、磁带）的设计理念，以及操作系统如何通过缓存一致性协议和预取策略优化数据访问速度。 第五部分：安全、保护与分布式系统基础 第十四章：系统安全与保护机制 安全和保护是现代操作系统的核心关注点。本章阐述保护域、访问矩阵模型和访问控制列表（ACL）的概念。深入分析身份验证和授权机制，包括口令安全和加密基础。重点探讨操作系统如何通过域隔离、权限分离（如SetUID/SetGID位）来实现对资源的受控访问，并简要介绍操作系统的安全审计和入侵检测的基本思路。 第十五章：分布式操作系统的概念与同步 面向现代云计算和大规模并行计算的需求，本章引入分布式操作系统的概念。探讨分布式系统的透明性目标（访问、位置、迁移、复制透明性）。分析分布式环境下的时钟同步（如Lamport时间戳、向量时钟）和一致性问题，为理解分布式文件系统和分布式内存管理奠定基础。 附录：操作系统性能分析工具与调试技巧 本附录提供了一套实用的性能分析工具链，如Linux下的`perf`, `vmstat`, `iostat`, `top`等，指导读者如何监测和诊断系统瓶颈。同时，介绍内核调试器的基本使用方法（如`gdb`与`kgdb`），帮助读者追踪程序在内核中的执行轨迹，提升系统级问题的排查能力。 本书特色： 深度与广度兼备： 理论讲解深入到硬件辅助机制和底层数据结构。 工程导向： 贯穿大量实际操作系统的设计案例和工程实现细节。 自包含性： 涵盖了操作系统从基本概念到高级特性的全部核心内容，适合作为高等院校计算机专业教材或专业工程师的案头参考书。
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