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出版者:北京大学出版社

作者:[美] Charles Petzold

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1900-01-01

价格:248.0

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isbn号码:9787301632901

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图书简介：操作系统核心技术与应用开发 书名：《操作系统核心技术与应用开发：从基础原理到前沿实践》（暂定名） ISBN： 待定 出版社： 计算机科学出版社（虚构） 页码： 约 950 页 开本： 16 开 定价： 198.00 元 --- 内容概述 本书旨在为计算机科学、软件工程及相关专业的学生、工程师和研究人员提供一套全面、深入且与时俱进的操作系统知识体系。我们避开了特定商业操作系统的命令行和用户界面操作细节，而是聚焦于操作系统最核心、最本质的原理、设计哲学以及支撑现代计算环境的底层机制。本书结构清晰，从硬件与操作系统的交互基础出发，逐步深入到进程管理、内存管理、文件系统、I/O 子系统以及现代分布式与虚拟化技术。 全书内容力求理论与实践相结合，不仅阐述“是什么”和“为什么”，更侧重于“如何实现”和“如何优化”。通过对经典算法的剖析和对现代系统设计挑战的探讨，读者将能够构建起坚实的操作系统理论基础，并能自信地应对复杂软件系统的性能优化和安全加固工作。 第一部分：操作系统基础与架构 (Foundation and Architecture) 本部分为全书的基石，旨在建立对操作系统本质的深刻理解。 第一章：操作系统概论与历史演进 核心概念辨析： 操作系统（OS）的定义、目标与关键职能（资源管理器、抽象层）。 系统结构模型： 从单体内核（Monolithic Kernel）到微内核（Microkernel）的设计哲学对比与优劣分析。探讨混合内核的实现方式及当前工业界的主流选择。 系统调用接口： 应用程序如何安全、高效地与内核进行交互，系统调用的生命周期分析，包括上下文切换的开销考量。 虚拟化基础： 简要介绍硬件辅助虚拟化（如 Intel VT-x/AMD-V）的原理，为后续深入讨论奠定基础。 第二章：硬件抽象与中断处理 CPU 模式与特权级： 深入解析用户态与内核态的切换机制，保护模式下的寄存器集与段表结构（注：此部分将侧重于原理而非特定指令集）。 中断与异常机制： 硬件中断的产生、中断描述符表（IDT）的结构、中断处理的流程与上下文的保存与恢复。探讨同步中断（异常）与异步中断（硬件信号）的区别及其在系统中的作用。 时钟与定时器： 软件定时器和硬件定时器在实现时间片轮转调度和系统延迟测量中的作用。 内存映射单元（MMU）的初探： MMU 在地址转换过程中的作用，为后续的虚拟内存管理打下基础。 第二部分：进程与线程管理 (Process and Thread Management) 本部分聚焦于如何有效地并发执行任务，这是操作系统的核心职能之一。 第三章：进程的抽象与生命周期 进程控制块（PCB）： PCB 的结构、信息存储，以及其在调度过程中的作用。 上下文切换的代价： 深入分析上下文切换（Context Switch）涉及的寄存器、堆栈、TLB 刷新等开销，并探讨如何通过优化减少开销。 进程创建与终止： `fork()` 和 `exec()` 系列调用的底层实现细节及其在不同系统中的差异化处理。 第四章：线程模型与同步机制 用户级线程与内核级线程： 两种模型的对比，多对多模型（Many-to-Many）的实现挑战。 并发控制原语： 详尽解析互斥锁（Mutex）、信号量（Semaphore）、条件变量（Condition Variable）的实现原理及其在避免竞态条件中的应用。 经典同步问题： 生产者-消费者问题、读者-写者问题、哲学家进餐问题的分析与解决方案的性能评估。 死锁处理： 死锁的四个必要条件、预防、避免（如银行家算法的原理分析）与检测/恢复策略的权衡。 第五章：调度算法的理论与实践 调度目标与性能指标： 吞吐量、响应时间、周转时间、公平性的量化定义。 批处理调度算法： 先来先服务（FCFS）、最短作业优先（SJF）的理论最优性与实际局限性。 分时与交互式调度： 优先级调度、轮转法（Round-Robin）的实现细节，以及时间片长度对系统性能的影响。 现代多核调度器： 负载均衡（Load Balancing）的挑战，大内核调度器（BFS, CFS 等设计思想的抽象描述）如何处理 CPU 亲和性（Affinity）与 NUMA 架构下的调度优化。 第三部分：内存管理 (Memory Management) 本部分深入探讨操作系统如何高效、安全地管理有限的物理内存资源。 第六章：内存抽象与地址空间 分段与分页： 分段机制的局限性，分页机制（Paging）的核心思想，页表结构（单级、多级、倒排页表）的内存开销与查找效率分析。 虚拟内存的工作原理： 虚拟地址到物理地址的转换过程，TLB（Translation Lookaside Buffer）的缓存效应与失效处理。 内存保护与隔离： 权限位、访问控制列表（ACLs）在内存管理层面的体现。 第七章：页面置换算法与缺页中断 局部性原理的运用： 工作集模型（Working Set）在预测内存需求中的作用。 经典置换算法： OPT、LRU、LFU 的原理及实现难度（特别是精确 LRU 的开销）。 缺页中断（Page Fault）的处理流程： 从硬件陷阱到内核服务程序的完整流程，包括页帧的查找与置换过程。 Thrashing（抖动）： 产生原因、识别方法以及系统层面的缓解策略。 第八章：动态存储分配与内核内存池 用户态堆管理： `malloc`/`free` 的底层实现（如 Buddy System、Slab/Slob/Slub 分配器）的设计思想，用于处理变长和固定大小的内存请求。 内核内存分配： 内核如何管理其自身内存池，避免碎片化和提高分配速度的机制。 第四部分：文件系统与 I/O 子系统 (File Systems and I/O Subsystem) 本部分关注数据的持久化存储、高效存取以及与外部设备的交互。 第九章：文件系统结构与实现 文件抽象： 文件、目录、链接（硬链接与软链接）的逻辑结构。 磁盘存储结构： 磁盘的物理特性（寻道时间、旋转延迟）、扇区、柱面、磁道。 文件分配方法： 连续分配、链接分配（文件指针）、索引分配（Inode 结构）的对比，以及混合策略的优势。 目录管理： 目录的组织方式（线性列表、哈希表、树形结构）及其检索性能。 日志与数据一致性： 事务性文件系统的必要性，写前日志（Journaling）机制如何保证崩溃恢复。 第十-章：I/O 硬件与设备驱动程序 I/O 层次结构： 从应用程序到设备硬件之间的抽象层（驱动程序、子系统）。 中断驱动 I/O 与 DMA（直接内存访问）： DMA 如何解放 CPU，实现高效的数据传输。 缓冲与缓存策略： 操作系统层面的块设备缓存（Page Cache/Buffer Cache）的设计，读写策略（如提前读、延迟写）对性能的影响。 设备驱动程序结构： 驱动程序在内核中的角色、接口定义，以及用户空间与驱动的交互方式。 第五部分：高级主题与现代挑战 (Advanced Topics and Modern Challenges) 本部分探讨当代操作系统设计中不可或缺的、更偏向系统工程和分布式计算的前沿领域。 第十一章：多机系统与分布式基础 网络通信协议栈概述： TCP/IP 协议栈在操作系统中的实现，Socket 接口的内核封装。 远程过程调用（RPC）的概念： 跨进程/跨机器通信的抽象方法。 分布式一致性模型： 内存模型与缓存一致性在分布式环境下的扩展挑战。 第十二章：系统安全与保护 访问控制模型： 域（Domain）与访问矩阵、基于角色的访问控制（RBAC）。 安全沙箱（Sandboxing）的原理： 如何利用硬件和内核机制隔离不受信任的代码。 内核加固技术： 地址空间布局随机化（ASLR）的基本原理，栈保护（Stack Canary）的工作机制。 第十三章：虚拟化与容器技术 全虚拟化与操作系统级虚拟化（容器）： 两种虚拟化范式的对比。 容器隔离技术： 深入解析 Linux 命名空间（Namespaces）在进程、网络、文件系统隔离中的具体实现机制。 控制组（cgroups）： 资源限制与配额管理的内核实现，用于实现细粒度的资源公平性。 --- 目标读者 本书适合具备 C 语言基础，并对计算机体系结构有基本了解的读者。尤其推荐给： 1. 计算机专业本科高年级学生或研究生： 作为操作系统课程的权威教材或深度参考资料。 2. 系统级软件工程师： 需要深入理解底层机制以进行性能调优、驱动开发或编写高性能服务器的开发人员。 3. 操作系统研究人员： 梳理经典理论，为前沿研究奠定坚实基础。 本书不侧重于任何特定操作系统的特定命令或 API 语法，而是致力于传授操作系统设计者和高级开发人员必须掌握的普适性原理和解决问题的思维模型。通过详尽的图示和对经典论文中关键算法的重构分析，读者将能够真正“看见”代码之外的系统脉络。

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我对这本书的另一个期望，是它能够帮助我理解Windows编程中的一些“最佳实践”。在软件开发领域，有许多约定俗成的规范和最佳实践，遵循这些规范能够提高代码的可读性、可维护性和可重用性。我希望这本书能够在这方面给予我指导，让我能够写出符合行业标准的、高质量的代码。例如，如何有效地管理资源，如何设计良好的用户界面，如何进行有效的错误处理等等。这些细节虽然看似微小，但在实际的项目开发中却至关重要。我期望这本书能够像一位经验丰富的导师，为我指点迷津，让我能够少走弯路，更高效地成长为一名优秀的Windows程序员。

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说实话，我选择这本书，很大程度上是被它的“影印版”三个字所吸引。在信息爆炸的时代，能够找到一本经过时间沉淀、内容严谨的经典教材，实属不易。很多新的技术书籍可能更新速度很快，但往往缺乏深入的理论基础和详实的细节阐述。而影印版，往往意味着原汁原味地保留了作者的原始思想和写作风格，不会因为翻译或二次编辑而产生信息偏差。我个人认为，学习编程，尤其是像Windows编程这样需要深入理解系统原理的领域，打好基础至关重要。影印版可能在排版上会略显老旧，但这并不影响其内容的价值。我更看重的是它所承载的知识的深度和准确性，希望通过阅读它，能够建立起一个稳固的知识体系，理解Windows系统设计背后的哲学，而不仅仅是学习一些零散的API调用技巧。我期待它能成为我编程旅途中的一位良师益友，带领我穿越Windows编程的繁复领域。

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我对这本书的期望，在于它能否真正地解答我长期以来在Windows编程过程中遇到的各种疑惑。比如，内存管理是如何在Windows环境中进行的？线程和进程之间的通信机制有哪些？如何高效地处理消息循环，避免UI卡顿？这些都是我在实际开发中经常会遇到，并且希望能够得到系统性解释的问题。一本好的编程书籍，不仅仅是罗列API的使用方法，更重要的是解释“为什么”要这样做，以及在不同的场景下，最优的解决方案是什么。我希望这本书能够深入浅出地讲解Windows的核心概念，让我能够从本质上理解Windows编程的原理，而不是停留在表面。我想要的是那种能够让我茅塞顿开，豁然开朗的讲解，能够为我提供一套解决问题的思路和方法论，让我在面对新的编程挑战时，能够更加从容和自信。

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我选择这本书，也是看中了它能够帮助我理解Windows系统在底层是如何工作的。作为一名开发者，我对“黑箱”的东西总是不太满意，总是想知道“里面到底发生了什么”。Windows系统本身就是一个极其复杂的体系，而掌握Windows编程，就意味着你需要深入到这个体系的内部去运作。我希望这本书能够为我揭示Windows内部的一些核心机制，比如文件系统的操作、注册表的访问、进程间通信的原理等等。了解这些底层的东西，能够帮助我写出更高效、更安全的代码，并且在遇到问题时，能够更快速地定位和解决。我期望这本书能够成为我理解Windows操作系统的“钥匙”，让我能够更深入地洞察这个庞大而精密的系统，从而更好地驾驭它。

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我一直认为，学习编程，尤其是像Windows这样复杂的平台，需要有耐力和毅力。一本好的技术书籍，应该能够激发读者的学习热情，并提供足够的动力支持。我希望这本书能够提供一种“循序渐进”的学习方式，不会一开始就抛出过于晦涩难懂的概念，而是能够从最基本、最核心的部分开始讲解，然后逐步深入。我期待在阅读过程中，能够感受到作者的用心，感受到他将复杂的知识以一种清晰易懂的方式呈现出来。如果书中能够包含一些小练习或者思考题，那就更好了，这有助于我巩固所学，加深理解。我希望能通过这本书，培养自己解决编程问题的能力，并且在编程过程中，体会到一种“掌控感”和“成就感”。

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这本《WINDOWS编程(第5版)(影印版)》在我看来，更像是一份宝贵的“武功秘籍”。学习Windows编程，就像是在学习一种新的语言，一种与操作系统沟通的语言。而我一直以来，都只是在用一些简单的词汇，而这本书，我希望它能教我如何组织复杂的句子，如何运用精妙的语法，甚至是如何创造属于自己的“编程诗篇”。我渴望从这本书中学习到如何设计出更加健壮、更具可扩展性的应用程序架构，如何在保证性能的同时，优化用户体验。尤其是在多线程、网络编程、图形界面绘制等方面，我希望这本书能够提供一些非常实用且经过验证的技巧和最佳实践。我希望这本书不仅仅是技术手册，更是一本能够激发我创造力，引导我成为一名更优秀的Windows程序员的启蒙书。

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我之所以对这本书充满期待，是因为它代表着一种“经典”和“权威”。在Windows编程领域，有很多书籍都曾出现过，但能够流传下来，并且不断更新版本的，往往都具备着扎实的内容和深刻的洞察力。我认为，第五版意味着它经过了多代的迭代和改进，能够吸取前几版的精华，并且结合最新的技术发展，做出相应的调整。这种“经典”的地位，让我觉得它是一个值得信赖的知识来源。我希望这本书能够提供一种系统性的学习路径，让我能够从零开始，逐步建立起对Windows编程的全面认知。我不仅仅是想学习如何调用API，更希望能够理解API背后所代表的设计理念和技术演进，从而真正成为一名优秀的Windows开发者。

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对于一本技术书籍，我最看重的是其内容的“可用性”和“深度”。“可用性”意味着我能够相对轻松地理解作者的思路，并且能将学到的知识应用到实际项目中。“深度”则意味着它能够触及到问题的核心，提供比一般教程更详实的解释。这本书的厚度让我相信它具备足够的深度，而我希望它的“可用性”也同样出色。我希望它能够以一种清晰、有条理的方式来组织内容，从基础概念到高级主题，循序渐进。我期待在阅读过程中，能够看到大量的代码示例，并且这些示例能够清晰地展示API的使用方法，以及在实际场景中的应用。同时，我也希望书中能够包含一些实际案例的分析，让我能够学习到别人是如何解决复杂问题的，从而提升自己的解决问题的能力。

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拿到这本书，首先映入眼帘的是它沉甸甸的分量，纸张的质感也相当不错，那种略带泛黄的纸张，散发着一种复古而专业的味道，让我想起了当年第一次接触编程时的那种兴奋与好奇。我一直对Windows平台上的软件开发充满兴趣，尤其是在经历了各种版本的Windows系统迭代后，我对底层机制的理解总感觉隔了一层窗户纸。这本书的厚度本身就预示着内容的深度和广度，我迫不及待地想一头扎进去，探究Windows API的奥秘，学习如何构建高效、稳定的应用程序。封面设计简洁大方，没有过多的花哨装饰，纯粹地聚焦于“WINDOWS编程”这几个字，这反而让我觉得它更加务实，更适合作为一本长期参考的书籍。翻开目录，看到那些熟悉的（也有些陌生的）API函数名称，我的心跳不禁加快了几分，仿佛看到了无数可能性在眼前展开。我期待这本书能像一本百科全书一样，为我揭示Windows编程世界的每一个角落，让我能够真正掌握这门强大的技术。

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作为一名读者，我选择《WINDOWS编程(第5版)(影印版)》，是希望它能够引领我深入Windows编程的世界，并且能够成为我持续学习和探索的基石。我明白，编程是一门需要不断实践和精进的艺术，而这本书，我希望它能为我打下坚实的基础，让我能够在这个领域中行稳致远。我期待它能够提供丰富的知识，并且以一种清晰、系统的方式呈现，让我能够更好地理解Windows编程的精髓。这本书的出现，对我来说，就像是推开了一扇新的大门，里面充满了未知与可能，我渴望用我的双手，去探索和创造。我希望通过这本书，能够激发我对Windows编程更深层次的兴趣，并且能够在这个领域中有所建树。

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