具体描述
《操作系统原理简明教程》深人浅出、简明易懂地介绍了操作系统的原理和使用。全书共七章：第一章为操作系统概论，第二章～第六章依次讲述处理机管理、内存管理、外存管理和文件系统、设备管理和进程通信的原理，第七章介绍分布式、网络、并行和嵌入式操作系统以及操作系统性能评价和结构设计技术。
作者所著的“面向21世纪课程教材”——《操作系统教程——原理和实例分析》出版后，受到全国许多高校老师的认可与好评。为了适应高校教学时数少以及非计算机专业对操作系统课程的教学要求，《操作系统原理简明教程》对原书中非重点、非主流实用的内容进行了删减。
《操作系统原理简明教程》既可作为高等学校计算机专业本、专科教材，也可作为非计算机专业的操作系统课程教材，同时也适合自学和考试复习使用。
《计算机系统底层漫游：从硬件到软件的深度解析》 书籍简介 第一部分：指令集的基石——处理器架构与汇编语言的秘密 本书旨在为读者提供一个深入理解现代计算机工作原理的独特视角，它不探讨操作系统核心概念，而是将焦点完全集中于计算机系统的最底层逻辑单元：中央处理器（CPU）的架构设计、指令集的工作机制，以及如何通过汇编语言直接与硬件对话。 我们将从最基本的数字逻辑单元讲起，构建起布尔代数的世界。随后，深入解析冯·诺依曼和哈佛体系结构的差异与演进，重点剖析现代处理器中流水线（Pipelining）、超标量（Superscalar）执行和分支预测等关键技术如何实现性能的飞跃。读者将学习到指令的生命周期——从取指、译码到执行和写回的每一个细微步骤。 核心部分将详尽介绍主流复杂指令集计算机（CISC，如x86-64）和精简指令集计算机（RISC，如ARM或RISC-V）的指令集设计哲学。我们不讨论进程调度或内存管理，而是专注于寄存器组织、寻址模式（直接、间接、变址等）以及数据如何在不同类型寄存器间高效流动。通过大量的实际代码示例，读者将亲手编写和调试复杂的汇编程序，理解函数调用约定（如System V ABI），理解栈帧的构建与销毁，从而真正掌握程序在机器码层面是如何被执行的。我们将揭示编译器优化背后的汇编实现，探究诸如循环展开和函数内联在底层如何转化为高效的机器指令序列。 第二部分：数据与存储的拓扑结构——内存层级与缓存一致性 在本书的这一部分，我们将完全避开虚拟内存的抽象，转而关注物理内存的实际组织和访问延迟。计算机性能的瓶颈往往不在于CPU的运算速度，而在于如何高效地将数据喂给CPU。因此，我们详细阐述了内存层级结构：寄存器、L1/L2/L3高速缓存、主内存（DRAM）以及持久化存储之间的速度鸿沟。 我们将深入探讨CPU缓存的工作原理，包括缓存的组织方式（直接映射、组相联、全相联）、块的对齐、替换策略（如LRU的硬件实现）以及写回/写穿策略。重点内容是缓存一致性协议。在多核系统中，如何确保每个核心看到的内存数据是最新且一致的，是决定并行程序正确性的关键。我们将详细分析MESI（Modified, Exclusive, Shared, Invalid）等协议的工作流程，理解缓存行状态的转换，以及如何通过总线嗅探（Bus Snooping）来维护一致性。这些内容对于编写高性能的并行计算代码至关重要，即便不涉及操作系统内核，也必须理解这些硬件层面的约束。 此外，本书还将探讨数据在内存中的布局优化，如结构体填充（Padding）和字节序（Endianness）问题，这些都是直接影响程序性能和可移植性的底层细节。我们将通过分析内存访问模式如何导致缓存未命中，从而展示如何重构数据结构以最大化空间局部性和时间局部性。 第三部分：设备交互与系统启动——固件、I/O与裸机编程 本部分将带领读者跳出操作系统的沙箱，体验直接与硬件设备交互的“裸机”编程环境。我们将回顾计算机的启动流程，从主板上的固件（BIOS/UEFI）如何被加载、初始化硬件，到最终将控制权交给引导加载程序（Bootloader）的整个过程。我们不会深入讲解引导加载程序本身的算法，而是关注它与底层硬件的接口。 关键内容之一是可编程中断控制器（PIC）和高级可编程中断控制器（APIC）的工作机制。中断是处理器响应外部事件（如键盘输入、网络包到达）的唯一途径。我们将详细分析中断向量表（IVT）的结构，以及CPU如何响应一个硬件中断——保存当前状态、跳转到中断服务例程（ISR）地址，以及中断返回过程中的寄存器恢复。 针对输入/输出（I/O）操作，我们将重点讨论端口映射I/O（PMIO）和内存映射I/O（MMIO）的区别与应用。我们将通过实际代码示例，展示如何使用特定的I/O指令（如`IN`和`OUT`）来读写特定I/O端口的寄存器，以驱动简单的设备，例如串行端口（UART）或定时器芯片。理解这些底层的I/O机制，是理解任何高级设备驱动程序工作基础的必经之路。 第四部分：编译器与链接器：从高级语言到可执行文件的蜕变 本书的最后一部分聚焦于软件开发链条的最前端和最后端——编译器和链接器。我们探讨高级语言（如C/C++）的代码如何被转化为处理器能够理解的机器指令。 编译器前端（词法分析、语法分析、语义分析）的理论知识将被简化，核心放在后端优化和代码生成上。读者将理解指令选择、寄存器分配（尤其是SSA形式的应用）是如何在中间表示（IR）层面完成的。 链接器的角色被详细剖析。我们将区分静态链接和动态链接，重点讲解目标文件格式（如ELF或PE）的内部结构——代码段（`.text`）、数据段（`.data`、`.rodata`）、未初始化数据段（`.bss`）的物理意义和加载方式。理解符号解析、重定位表的生成与应用，是理解为什么程序可以被加载到内存的任何位置执行的关键。我们将演示如何使用链接器脚本来精确控制程序段在最终内存映像中的布局，从而实现对代码执行环境的底层控制。 目标读者 本书面向具有一定C语言基础，希望超越抽象API层面，深入理解计算机硬件如何驱动软件执行的工程师、硬件设计人员、嵌入式开发者以及计算机科学进阶学生。它提供了一条完全绕开操作系统内核抽象，直达硬件执行真相的学习路径。
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