Windows 2000驱动程序开发参考手册（上） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:北京大学出版社

作者:Microsoft公司

出品人:

页数:581

译者:

出版时间:2001-4

价格:89.00元

装帧:

isbn号码:9787900629081

丛书系列:

图书标签:

• Windows 2000
• 驱动程序
• 开发
• WDM
• 内核模式
• 驱动开发
• 编程
• 参考手册
• 技术
• 计算机

操作系统内核与底层交互深度探索：下一代系统软件架构前瞻 本书籍并非《Windows 2000 驱动程序开发参考手册（上）》的内容，而是聚焦于更前沿、更广泛的系统底层技术与架构设计。 --- 导言：穿越硅谷与代码的迷雾，重塑现代计算基石 在信息技术飞速迭代的今天，我们习以为常的流畅体验、毫秒级的响应速度背后，是精妙绝伦的系统软件架构在默默支撑。本书籍旨在带领读者深入探究现代操作系统内核的深层结构、设备驱动模型在多核异构环境下的演进，以及构建下一代高性能、高安全系统软件所需的关键技术栈。我们不局限于某一特定历史版本的API实现细节，而是着眼于支撑所有现代操作系统的核心抽象和设计哲学。 本书的深度和广度，超越了特定硬件或旧版操作系统的限制，直指系统软件工程的本质——如何在有限的资源下，以最高效、最可靠的方式调度计算、管理资源、并安全地隔离用户空间与内核空间。 --- 第一部分：现代内核设计哲学与内存管理新范式 本部分将抛弃对具体系统调用接口的堆砌，转而探讨支撑现代高并发系统的基本设计原则。 第1章：微内核与宏内核的融合演进与安全性考量 我们分析了过去二十年中，主流操作系统在宏内核（如Linux、早期Windows NT）与微内核（如Mach、QNX）之间的路线选择与融合趋势。重点探讨了混合型内核架构（Hybrid Kernel）的优势，以及如何通过模块化和能力分离（Capability Separation）来提升系统的健壮性和可维护性。 权限分离模型（Privilege Separation）： 深入剖析了Ring 0, Ring 1, Ring 2, Ring 3 之外，现代系统如何利用硬件虚拟化扩展（如Intel VTx/AMD-V）实现更细粒度的隔离，例如Hypervisor层（Ring -1）的设计和作用。 事件驱动内核（Event-Driven Kernels）： 探讨了在异步I/O模型（如Linux的io_uring）普及的背景下，内核如何从传统的基于中断的服务机制，向基于事件和用户空间协作的高效调度模型转变。 第2章：超越分页：虚拟内存的下一代挑战与实现 内存是系统性能的命脉。本章聚焦于现代处理器架构下的内存管理单元（MMU）与操作系统内核的交互，重点关注应对大规模内存和异构计算的挑战。 大页（Huge Pages）与内存碎片化治理： 详细分析了如何通过TLB（Translation Lookaside Buffer）优化策略，减少缓存未命中率。针对内存池碎片化，讨论了主动的内存回收算法（如LRU的变体）和非均匀内存访问（NUMA）架构下的内存放置策略。 硬件辅助内存保护（HMP）： 研究了如ARM的MTE（Memory Tagging Extension）或Intel的CET（Control-flow Enforcement Technology）如何从硬件层面辅助内核进行内存安全检查，以及内核如何集成这些新特性以取代或增强传统的基于硬件的保护机制。 --- 第二部分：异构计算与设备抽象层的未来 本部分将目光投向当前最热门的领域——如何有效地管理和调度CPU、GPU、FPGA等异构计算资源，以及驱动程序模型如何适应这种变化。 第3章：统一内存访问（UMA）与异构资源调度 随着AI和高性能计算的兴起，CPU不再是唯一的计算核心。本章探讨了如何为这些资源设计统一的编程模型和调度框架。 共享虚拟地址空间（Shared Virtual Address Space）： 深入解析了CUDA的Unified Memory、Intel的oneAPI DPC++等技术如何实现用户空间对不同硬件资源的透明访问，以及内核层如何介入以管理跨设备的缓存一致性（Cache Coherency）。 调度器对异构负载的感知： 探讨了先进的调度算法，如任务抢占（Preemption）在不同类型的设备（高延迟I/O vs. 低延迟计算）之间的平衡艺术。 第4章：现代设备驱动模型：从单体到容器化 传统驱动模型通常与内核紧密耦合，导致安全风险和维护困难。本章探讨了驱动开发范式的革命。 用户空间驱动（User-Space Drivers）： 以VirtIO、Fedora的Mercury、以及Android的Binder机制为例，分析了如何将驱动逻辑（特别是I/O处理部分）从内核空间安全地迁移到用户空间。这极大地提升了驱动的稳定性和升级的便捷性。 可信执行环境（TEE）中的驱动安全： 在涉及敏感数据处理的场景，如何利用如Intel SGX或ARM TrustZone来隔离关键驱动组件，确保即便是内核被攻陷，核心数据处理逻辑依然安全。 --- 第三部分：系统可靠性、性能监控与前沿调试技术 构建高可靠性的系统软件，关键在于强大的自检和调试能力。本部分专注于系统健康管理和性能洞察。 第5章：内核级并发控制与无锁数据结构设计 并发是现代系统的常态，但也是引入Bug的温床。 原子操作与内存屏障（Memory Barriers）： 不仅复习了基础的`Acquire`/`Release`语义，更侧重于不同CPU架构（如x86与ARM）在内存一致性模型上的差异，以及编译器如何优化这些屏障。 无锁（Lock-Free）与无等待（Wait-Free）算法： 详细设计和分析了基于CAS（Compare-and-Swap）的环形缓冲区（Ring Buffer）和队列（Queue）结构，这是高性能网络栈和I/O处理的核心。 第6章：实时性能追踪与故障注入测试（Fuzzing） 如何“看见”内核内部的毫秒级延迟？如何主动发现那些只有在极端条件下才会暴露的Bug？ 动态追踪框架： 深入研究了如Linux的eBPF（extended Berkeley Packet Filter）技术栈，它允许在不修改内核代码的情况下，安全地插入探针（Probes）以收集细粒度的运行时信息，实现对系统瓶颈的精准定位。 系统故障注入与压力测试： 讨论了混沌工程（Chaos Engineering）在内核层面的应用，例如使用硬件级错误注入（如内存纠错码模拟）或软件工具（如Syzkaller）来自动化发现驱动和内核核心的崩溃点。 --- 结语：面向未来的系统工程师 本书籍致力于培养读者一种“系统思维”——即无论未来出现何种新的硬件架构或编程模型，核心的资源管理、安全隔离和性能优化原理始终是构建高效系统的基石。掌握这些底层抽象和设计哲学，将使读者能够快速适应和引领下一代操作系统和系统软件的开发浪潮。

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