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出版者:华中理工大学出版社

作者:何炎祥

出品人:

页数:359

译者:

出版时间:2001-10

价格:27.50元

装帧:

isbn号码:9787560925615

丛书系列:

图书标签:

• 操作系统
• 计算机科学
• 原理
• 基础
• 教学
• 教材
• 内核
• 进程管理
• 内存管理
• 文件系统

《数字世界的基石：现代计算系统的幕后英雄》 简介： 我们日常生活中使用的电脑、智能手机、服务器，乃至于我们赖以生存的物联网设备，其高效、有序的运转都离不开一个至关重要的“幕后英雄”——操作系统。本书将带您深入探索现代计算系统的心脏地带，揭示这个看不见的系统如何管理着宝贵的硬件资源，如何协调无数的软件应用程序，如何确保数据的安全与隐私，以及如何为用户提供一个稳定、可靠的交互环境。 本书并非一本枯燥的技术手册，而是旨在以通俗易懂的方式，剖析操作系统背后的精妙设计和核心思想。我们将从最基础的概念入手，逐步深入到操作系统设计的各个关键层面。 内容概览： 第一部分：操作系统的基石 计算世界的运作逻辑： 在正式进入操作系统的世界之前，我们首先要理解计算机硬件是如何工作的。我们将简要介绍中央处理器（CPU）的指令执行流程、内存（RAM）的读写机制、存储设备（硬盘、固态硬盘）的访问方式，以及输入/输出（I/O）设备的功能。这些硬件是操作系统施展其能力的舞台，理解它们是理解操作系统任务的前提。 进程的诞生与管理： 当您打开一个应用程序时，一个“进程”便在操作系统中诞生了。本书将详细阐述进程是什么，它是如何被创建、销毁的，以及操作系统如何有效地管理和调度大量的进程，使得它们能够共享CPU资源，如同乐队指挥者协调众多乐器演奏出和谐的乐章。您将了解到进程的状态（如就绪、运行、阻塞）以及它们之间的切换机制，这是实现多任务处理的关键。 线程：进程内的“迷你进程”： 在一个复杂的应用程序中，常常需要同时执行多个任务。线程便是实现这一目标的轻量级机制。本书将深入探讨线程的概念，它与进程的区别与联系，以及如何在进程内创建和管理多个线程，以提高程序的响应速度和效率。我们将关注线程间的同步与通信问题，这对于避免数据冲突和确保程序正确性至关重要。 CPU的调度艺术： 谁在何时可以使用CPU，这是操作系统面临的一个核心挑战。本书将介绍各种CPU调度算法，从简单的先来先服务到更复杂的优先级调度、时间片轮转等。您将理解不同的调度算法如何影响系统的吞吐量、响应时间以及公平性，并了解它们在不同场景下的适用性。 内存的魔术： 内存是计算机系统中最为宝贵的资源之一。操作系统负责高效地分配和管理内存，以确保每个进程都能获得所需的空间，同时防止它们相互干扰。本书将深入讲解内存管理技术，包括分段、分页、虚拟内存等。您将理解虚拟内存如何通过将内存中的数据映射到磁盘空间，极大地扩展了系统的可用内存，以及页面置换算法如何在有限的物理内存中保持高效运行。 死锁的威胁与对策： 在多进程/多线程的环境中，一种可怕的情况可能发生——死锁。当两个或多个进程/线程互相等待对方释放资源时，整个系统可能陷入停滞。本书将详细分析死锁产生的四个必要条件（互斥、占有并等待、不可抢占、循环等待），并介绍操作系统如何检测、预防和解决死锁问题，确保系统的稳定性。 第二部分：资源的协同与通信 文件系统的奥秘： 您存储在硬盘上的所有数据，无论是文档、图片还是应用程序，都经过了文件系统的组织和管理。本书将揭示文件系统的结构，包括目录、文件、文件权限等概念。您将了解文件是如何在存储设备上被组织、存储和检索的，以及操作系统如何提供一致性的文件访问接口。 I/O设备的管家： 键盘、鼠标、打印机、网络接口卡……这些五花八门的I/O设备需要被统一管理和调度。本书将介绍I/O管理的基本原理，包括缓冲、中断、直接内存访问（DMA）等技术，它们如何使得CPU能够从繁琐的I/O操作中解放出来，专注于更重要的计算任务。 进程间的通信（IPC）： 当不同的应用程序需要交换信息时，就需要进程间的通信机制。本书将探讨多种IPC方式，例如管道、消息队列、共享内存、套接字等。您将了解这些通信方式的工作原理，以及它们在不同应用场景下的优劣选择。 同步与互斥：和谐共存的保障： 在共享资源的系统中，如何确保多个进程/线程能够有序地访问资源，避免数据不一致？本书将深入讲解同步与互斥的概念，以及各种同步机制，如信号量、互斥锁、条件变量等。您将理解这些工具如何帮助开发者构建健壮的多线程应用程序。 第三部分：安全与可靠性 操作系统的安全边界： 在一个充满威胁的网络环境中，操作系统的安全性至关重要。本书将探讨操作系统如何提供安全机制，保护系统免受恶意软件的侵害，包括用户认证、访问控制、权限管理、加密技术等。您将了解操作系统如何建立一道道安全屏障，守护用户的数据和系统的完整性。 系统的可靠性与容错： 任何系统都可能发生故障。本书将介绍操作系统如何设计以提高系统的可靠性，例如错误检测与恢复机制、日志记录、冗余备份等。您将了解操作系统如何尽力维持系统的连续运行，并在发生故障时尽量减少损失。 《数字世界的基石：现代计算系统的幕后英雄》旨在为您打开一扇通往计算系统核心的大门。无论您是计算机科学的初学者，还是希望深入理解系统运作的从业者，本书都将为您提供一个全面、深入且易于理解的视角，让您不再对“操作系统”这个词感到陌生，而是能够欣赏它在数字世界中所扮演的不可或缺的关键角色。

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我必须承认，在阅读这本书之前，我对它所涵盖的某些领域存在着固有的偏见，认为它们是机械而缺乏人情味的。然而，这本书完全颠覆了我的这种看法。作者在讲述枯燥的理论时，巧妙地融入了一些充满智慧的思考，甚至可以说，在字里行间流露出一种对技术背后人文关怀的关注。比如，在探讨某些设计决策时，作者会详细分析不同选择可能对用户体验、系统稳定性以及未来发展带来的影响，这不仅仅是技术层面的权衡，更包含了对使用者感受的考量。书中也穿插了一些作者个人的见解和思考，虽然不长，但却点石成金，让我从更宏观的角度去理解那些技术。这使得整本书读起来，不再是冰冷的技术说明，而更像是一场与一位经验丰富、思考深邃的导师的对话。我从中不仅学到了技术，更获得了一种看待问题的方式和一种对技术发展的深刻理解，这对我个人的职业发展和思维方式都产生了积极的影响。

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这本书的内容，老实说，真的刷新了我对某些技术领域的认知。我原本以为，像它涉及的一些领域，会是那种晦涩难懂、充斥着大量晦涩术语的教科书。然而，这本书却用一种出乎意料的清晰和简洁的语言，将那些复杂的原理剖析得淋漓尽致。作者在组织材料时，非常有条理，每个章节都像是一个独立的模块，但又紧密相连，构成了一个完整的知识体系。我尤其欣赏作者在引入一个新概念时，总是会先给出它的背景和动机，解释为什么需要这个概念，它解决了什么问题。这种“知其然，更知其所以然”的讲解方式，让我不仅学会了“是什么”，更理解了“为什么”。而且，书中的例子也十分贴切，很多都是现实世界中常见的技术应用，这让我能够很容易地将学到的知识与实际联系起来，加深了理解和记忆。我发现，这本书并没有止步于理论的陈述，而是巧妙地融入了一些实际的应用场景和相关的思考，这让我觉得学习过程既充实又富有启发性。

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这本书的价值，远不止于它所传递的技术知识本身。我个人认为，它最宝贵的地方在于培养了一种严谨而又富有创造力的思维模式。作者在讲解每一个技术点时，都力求做到逻辑清晰、论证严密，让我能够一步步地跟随他的思路，理解技术的精髓。但与此同时，作者也鼓励读者进行批判性思考，不迷信权威，而是去探究其背后的原理和潜在的局限性。在一些关键章节，作者会提出一些开放性的问题，引导读者去思考如何改进现有技术，或者如何应对未来可能出现的新挑战。这种启发式的教学方式，让我不再是被动地接受知识，而是主动地去探索和创造。我常常在阅读过程中，因为书中提出的某个观点而陷入沉思，然后自己尝试去推演和验证。这种主动学习的过程，不仅极大地提高了我的学习效率，更让我对未来的学习和研究充满了信心。这本书不仅仅是一本教材，更是一本激发思考、启迪智慧的良师益友。

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这本书的包装简直是艺术品！当我拆开快递，第一眼看到它，就被那沉甸甸的分量和封面独特的设计所吸引。封面选用的材质很有质感，摸上去有一种温润的触感，颜色搭配也非常和谐，不是那种俗气的印刷品，而是带着一种低调的奢华感。书脊的字体清晰锐利，印刷的油墨饱满不掉色，就算是随意放在书架上，也是一道亮丽的风景线。打开书页，纸张的厚度恰到好处，既不会太薄以至于透页，也不会太厚而显得笨重。翻阅时，纸张的沙沙声带着一种复古的韵味，仿佛在诉说着知识的传承。我特别喜欢那种稍微有点磨砂感的内页，阳光照射下不会反光刺眼，长时间阅读眼睛也不会感到疲劳。排版也十分考究，字体大小和行间距都经过精心设计，阅读起来流畅舒适，一点也不觉得拥挤。就连目录和索引的设计，都透着一股严谨认真的劲儿，让人一眼就能找到所需章节，这一点对于我这种经常需要查阅资料的人来说，简直是福音。总而言之，这是一本从外在到内在都令人赏心悦目的书籍，光是拿在手里，就有一种想要深入探索的冲动。

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这本书让我印象最深刻的是它在概念讲解上的独到之处。作者并没有急于抛出复杂的定义和公式，而是从一个非常生活化的场景切入，循序渐进地引导读者进入一个全新的领域。我记得有一章讲到资源管理，作者用了一个生动形象的比喻，将CPU比作忙碌的厨师，内存比作厨房里的操作台，而进程则像是不同的菜肴。这个比喻一下子就点亮了我脑海中那些原本模糊的概念，让我瞬间理解了不同资源分配的逻辑和重要性。书中的插图也起到了画龙点睛的作用，并非简单的示意图，而是经过精心设计的，能够有效地帮助我理解那些抽象的原理。例如，在讲解进程调度时，那些动态变化的图示，让我直观地看到了不同调度算法在实际运行中的表现差异。更难得的是，作者在解释复杂技术的同时，并没有忘记技术的“初心”，始终强调其背后的逻辑和解决问题的目的。这使得我在学习过程中，不会被孤立的技术细节所困扰，而是能够把握住事物发展的脉络。这本书最大的优点就是，它没有把读者当成技术小白，但也绝不会让有基础的人感到枯燥，真正做到了通俗易懂又不失深度。

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