操作系统原理与应用Windows 2000 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:刘光然

出品人:

页数:356

译者:

出版时间:2003-12-1

价格:28.00元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787900101617

丛书系列:

图书标签:

• 操作系统
• Windows 2000
• 原理
• 应用
• 计算机科学
• 软件工程
• 系统编程
• Windows
• 技术
• 教材
• 计算机

《深入理解计算机系统：从硬件到软件的全面解析》 作者：[此处可填写虚构的作者名，例如：李明 王芳] 出版社：[此处可填写虚构的出版社名，例如：科技文献出版社] 装帧：精装/平装 页数：约900页 定价：[此处填写虚构定价，例如：128.00元] --- 内容简介： 本书旨在为读者提供一个全面、深入且富有洞察力的计算机系统知识体系。它不局限于某一特定操作系统的细节（如Windows 2000），而是着眼于计算机系统设计和实现背后的普适性原理。通过对硬件基础、系统软件、网络通信乃至现代云计算环境的系统性剖析，本书致力于帮助工程师、研究人员和高级学生构建起从硅片到应用程序的完整技术视野。 第一部分：数据、指令与程序表示 本部分奠定了理解整个计算机系统的基石。我们将从最底层的视角出发，探讨信息如何在计算机内部被数字化和表示。 1.1 数字逻辑与计算机算术： 深入剖析二进制、补码表示法、浮点数标准（IEEE 754），以及如何利用组合逻辑和时序逻辑电路构建算术逻辑单元（ALU）。强调溢出、舍入误差等实际工程问题对软件行为的影响。 1.2 机器级代码与指令集架构（ISA）： 我们将详细分析一种典型的ISA（如x86-64或ARM），阐述指令的格式、寻址模式以及它们如何映射到底层硬件。重点讲解汇编语言的结构，以及编译器如何将高级语言代码转换为高效的机器指令序列。 1.3 内存和数据结构： 探讨数据在内存中的布局，包括结构体、联合体的对齐问题和字节序（Endianness）。理解这些底层细节对于编写高性能、可移植的代码至关重要。 第二部分：中央处理器（CPU）与性能优化 本部分聚焦于现代处理器的工作原理及其对程序执行速度的决定性影响。 2.1 处理器结构与流水线技术： 深入解析指令级并行（ILP）的概念，包括指令流水线的设计、冒险（数据冒险、控制冒险）的解决机制（如转发、分支预测）。我们将剖析乱序执行（Out-of-Order Execution）如何提高吞吐量。 2.2 存储器体系结构与缓存层次结构： 这是决定系统性能的关键瓶颈。本书详细阐述了多级缓存（L1、L2、L3）的工作原理，包括块映射、替换策略和写回/直写策略。重点讲解缓存命中率对程序性能的影响，并提供具体的代码优化技巧，如数据局部性优化和缓存感知编程。 2.3 虚拟内存管理： 深入探讨虚拟地址到物理地址的转换过程，包括页表、TLB（Translation Lookaside Buffer）的作用和多级页表机制。分析地址翻译的性能开销及其操作系统如何管理内存保护和进程隔离。 第三部分：程序与系统间的交互 理解程序如何与操作系统内核进行交互，是掌握系统编程的关键。 3.1 链接、加载与程序启动： 详述静态链接与动态链接的区别。解析ELF/PE文件格式，讲解加载器如何将可执行文件映像到虚拟地址空间，以及共享库（Shared Libraries）的加载和地址重定位过程。 3.2 进程与并发编程： 阐述进程的抽象模型、上下文切换的机制以及进程间通信（IPC）的各种方法。随后，本书转向并发，详细介绍线程模型、同步机制（互斥锁、信号量、条件变量）的正确使用，并深刻剖析并发编程中的经典陷阱，如死锁、活锁和竞态条件。 3.3 系统调用接口： 详细分析程序如何通过系统调用进入内核态。选取Linux/类Unix环境下的关键系统调用（如`fork`, `execve`, `read`, `write`, `mmap`）进行深入讲解，揭示用户态与内核态之间的边界与开销。 第四部分：持久化存储与文件系统 本部分关注数据如何从易失性内存转移到持久化存储介质上，以及文件系统如何高效、可靠地组织这些数据。 4.1 磁盘I/O与固态存储： 分析传统机械硬盘（HDD）的物理结构、寻道时间和旋转延迟。随后，详细对比固态硬盘（SSD）的工作原理，包括NAND闪存的读写特性、磨损均衡（Wear Leveling）和垃圾回收机制，强调它们对I/O性能带来的范式转变。 4.2 文件系统结构与实现： 剖析文件系统的核心组件，包括超级块、i节点（Inode）、数据块和目录结构。深入研究Journaling（日志）机制如何保障文件系统的一致性和快速恢复能力。讨论文件系统的抽象层和数据缓存策略。 第五部分：网络编程与分布式系统基础 本部分将系统视野扩展到网络环境，解析数据如何在不同的计算机之间高效传输。 5.1 网络协议栈与TCP/IP： 详述五层或七层网络模型，并重点解析TCP和UDP协议的设计哲学。深入探讨TCP的连接建立（三次握手）、可靠数据传输机制（序列号、确认应答、重传）、拥塞控制算法（如慢启动、拥塞避免）的原理及其对应用层延迟的影响。 5.2 套接字编程与I/O复用： 讲解基于套接字的编程接口（Socket API），涵盖TCP和UDP服务的构建。重点介绍高性能服务器设计中的I/O复用技术，如`select`, `poll`, `epoll`（或Windows下的I/O Completion Ports的原理），解释它们如何支持高并发网络应用。 5.3 网络安全基础： 简要介绍网络层和传输层面临的安全挑战，如IP欺骗、端口扫描，并概述TLS/SSL握手和加密原理在保障数据传输安全中的作用。 --- 本书特点： 原理驱动，不拘泥于特定API： 本书聚焦于跨平台通用的系统级原理，读者在掌握这些原理后，能够轻松理解并适应不同的操作系统环境和技术栈。 从底层到高层的一致性视角： 采用统一的视角，贯穿硬件寄存器、内存管理单元（MMU）、内核结构到网络协议栈的完整路径，消除知识断层。 强调性能与效率： 大量篇幅用于分析性能瓶颈，提供如缓存优化、并发设计、I/O模型选择等实践指导。 丰富的插图与案例分析： 包含大量的结构图、时序图和代码片段，以抽象的伪代码和真实的系统实例相结合，帮助读者直观理解复杂机制。 目标读者： 计算机科学、软件工程专业的高年级本科生和研究生，系统级软件开发工程师，以及希望深入理解现代计算系统底层运作机制的资深程序员。阅读本书需要具备C语言编程基础和基本的离散数学知识。

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