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出版者:电子工业出版社

作者:美Jerry Honeycutt

出品人:

页数:299

译者:

出版时间:2000-5

价格:34.00元

装帧:

isbn号码:9787505359277

丛书系列:

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• Windows 2000
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深入探索现代计算机系统的核心：一本聚焦于操作系统底层架构与高效能调优的实战指南 本书简介 在信息技术飞速发展的浪潮中，理解我们赖以工作的计算机系统是如何真正运转的，比以往任何时候都更为重要。本书并非聚焦于某个特定、已逝的操作系统版本，而是将目光投向了现代操作系统——特别是那些奠定今日PC架构基础的系统——其内部运行的核心机制、内核交互模式以及高级性能优化策略。 我们深知，对于系统工程师、资深技术爱好者以及希望突破软件应用层面、直抵硬件与软件交界处的专业人士而言，仅仅停留在用户界面的操作是远远不够的。这本书旨在成为一本深度揭示操作系统底层逻辑的实战手册，帮助读者构建起一个坚实、全面的系统认知框架。 全书内容紧密围绕系统核心服务、内存管理的高级技巧、进程与线程的调度哲学，以及驱动程序模型与硬件抽象层（HAL）的交互展开。我们摒弃了对基础用户操作的重复讲解，转而深入剖析那些决定系统稳定性和效率的关键“幕后英雄”。 --- 第一部分：内核架构与启动序列的完全解析 (The Kernel Foundation) 本部分致力于解构操作系统的“心脏”——内核（Kernel）。我们将从系统启动那一刻开始，详细追踪BIOS/UEFI固件的初始化流程、引导加载器（Bootloader）的工作原理，直至内核代码被载入内存并开始接管硬件控制权的全过程。 多层级初始化模型： 深入探讨硬件抽象层（HAL）如何屏蔽底层硬件差异，使上层系统组件得以通用化。我们将分析不同体系结构下（如x86-64）的保护模式转换机制。 内核模式与用户模式的职责划分： 详细阐述系统调用（System Call）的机制、上下文切换（Context Switching）的开销与优化，以及陷阱（Traps）和中断（Interrupts）处理流程的优先级管理。 模块化设计与动态加载： 剖析现代操作系统如何通过加载可动态链接的内核模块来扩展功能，这对系统维护和故障排查至关重要。 第二部分：内存管理——超越分配与释放的艺术 (Advanced Memory Dynamics) 内存是系统性能的生命线。本书将超越标准的堆栈与堆的概念，聚焦于操作系统如何以极高的效率和安全性管理物理内存和虚拟地址空间。 虚拟内存系统的深度剖析： 详细介绍页表（Page Tables）的结构、多级页表的查找效率，以及TLB（Translation Lookaside Buffer）的刷新策略及其对性能的影响。 工作集与内存压力管理： 分析操作系统如何追踪进程的工作集，以及在内存不足时，页面置换算法（如改进型的Clock算法或第二次机会算法）如何做出实时决策，最小化“抖动”（Thrashing）现象。 内存保护与隔离机制： 探讨数据执行保护（DEP/NX Bit）和地址空间布局随机化（ASLR）的实现原理，理解这些机制如何从硬件层面增强系统的安全性。 第三部分：进程调度与并发控制的哲学 (Concurrency and Scheduling Mastery) 多核处理器已成标配，理解进程（Process）和线程（Thread）的调度是优化并行计算的关键。本部分将深入探讨调度器的设计哲学。 分时调度与优先级继承： 详细分析当前主流系统采用的抢占式（Preemptive）多级反馈队列调度器的工作机制，包括时间片分配、优先级反转问题的检测与解决（如优先级继承协议或优先级天花板协议）。 并发同步原语的底层实现： 深入考察互斥锁（Mutexes）、信号量（Semaphores）以及条件变量（Condition Variables）在内核层面的实现方式，分析自旋锁（Spinlocks）与休眠锁（Sleeping Locks）的使用场景与性能权衡。 多处理器同步： 讨论在SMP（Symmetric Multiprocessing）环境下，如何使用缓存一致性协议（如MESI）和屏障（Memory Barriers/Fences）来确保跨CPU操作的原子性与可见性。 第四部分：I/O系统与存储性能调优 (I/O Stack Optimization) 磁盘和网络I/O常常是系统瓶颈所在。本书着重于I/O子系统的层次化结构，并提供基于内核视角的优化思路。 中断处理与延迟： 分析硬件中断的传递路径，理解DPC/SoftIRQ的执行机制，以及如何通过中断亲和性（Affinity）设置来平衡负载。 文件系统的元数据操作： 剖析现代日志式文件系统（如NTFS或Ext4的内核实现思路）中，数据写入与元数据同步的机制，以及如何通过调整I/O调度器（如Deadline, CFQ或Noop的内核策略）来适应不同的工作负载（SSD vs. HDD）。 网络协议栈的内核处理： 概述数据包从网卡驱动到用户空间应用程序之间的完整路径，探讨零拷贝（Zero-Copy）技术如何减少CPU开销。 第五部分：系统诊断、调试与故障恢复 (Deep System Diagnostics) 掌握了底层原理后，识别和解决系统深层问题成为可能。本部分提供了一套系统化的诊断工具链和方法论，完全基于对系统内部状态的理解。 内核调试工具的应用： 教授如何使用专业的内核级调试器（如Windbg的内核调试模式或Linux的KGDB/KDB）附加到目标系统，设置断点于内核函数，并检查寄存器、栈帧和内存页表。 性能分析器（Profiler）的深度解读： 教读者如何分析性能采样数据，识别出“热点”代码路径，并判断性能瓶颈是源于CPU等待（Lock Contention）、内存延迟还是I/O阻塞。 崩溃转储（Crash Dump）的分析流程： 详细讲解操作系统在遇到致命错误时如何生成崩溃转储文件，以及如何利用这些文件反向追踪导致系统蓝屏/内核崩溃的精确指令序列和调用栈。 --- 本书目标读者： 本书适合那些已经熟悉某一操作系统基础操作，渴望深入理解其内部架构、性能瓶颈成因以及系统级调优的专业人士。这包括系统管理员、嵌入式开发人员、驱动程序工程师、高性能计算架构师以及追求技术极致的系统爱好者。通过本书的学习，您将能从一个“用户”转变为一个“系统设计师”，对您所依赖的计算平台拥有完全的掌控力。

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这本书的最终价值，我认为在于它提供了一种“掌控感”。在那个软件和系统更新频繁、但用户界面和文档反馈都很有限的年代，用户很容易感到自己是被动接受技术安排的。而深入了解注册表，就意味着用户开始能够主动地干预和塑造自己的计算环境。我记得我曾经利用书中关于网络性能优化的章节，尝试调整TCP/IP栈的缓存参数，虽然最终效果在我的老旧硬件上提升微乎其微，但那种“我正在告诉操作系统如何更好地工作”的感觉，是无价的。这本书没有承诺让你成为黑客，它只是清晰地展示了系统的骨架结构。对于我个人而言，它不仅仅是一本技术手册，更像是一张早期的技术地图，指引着我对个人电脑硬件和软件世界进行更深层次的探索和实验。它的内容虽然随着系统迭代而过时，但其传达的那种探索精神和对技术细节的尊重，是永恒的。

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这本书的装帧设计，说实话，初见时给我一种非常扎实的年代感，封面那种略带磨砂质感的纸张，配上那个时代特有的、信息量爆炸的排版风格，立刻把我拉回了那个刚刚接触图形界面的兴奋期。我记得当时拿到手时，光是翻阅目录和前言，就感受到了作者试图将一个技术黑洞——注册表——变得平易近人的强烈愿望。书的厚度相当可观，这本身就给人一种“干货满满”的心理预期。我当时主要的兴趣点在于如何通过调整系统参数来优化我的游戏性能，因为那时候的电脑配置普遍不高，任何一点性能的释放都显得弥足珍贵。我特别留意了书中关于系统服务启动项管理的章节，那部分内容虽然没有直接谈论“轻松学用”这个主题，但通过详细列举各个键值的含义和对应的二进制标志，让我第一次理解了系统启动的内在逻辑。它不像后来的某些教程那样热衷于提供一键式的“秘籍”，而是更注重原理的讲解，即便是对于初学者而言，这种“授人以渔”的思路，也比单纯的复制粘贴有价值得多。书里插图很多，都是用系统自带的截图工具截取的标准界面，清晰但缺乏现代设计感，这反而成了那个时代技术书籍的标志，让人感到亲切和真实。总的来说，第一印象是：这是一本面向动手实践者，结构严谨，信息密度极高的工具书。

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我花了很长时间才把这本书看完，坦白讲，前半部分的入门介绍部分，对于一个已经对DOS命令行有一定基础的用户来说，略显冗长。那些关于“什么是配置文件”、“如何备份系统设置”的基础叙述，虽然逻辑清晰，但对于追求效率的读者来说，可能需要快速跳跃。真正让我眼前一亮，并愿意反复翻阅的，是书中关于第三方软件冲突排查的那几个案例分析。那会儿，软件的兼容性问题简直是噩梦，安装一个新程序，可能就会导致另一个老牌软件无法启动。这本书提供了一个非常系统化的排查路径，它不是告诉你“删除这个键”，而是引导你观察特定软件写入的特定路径，并对比安全备份的版本。我记得有一次，我的打印机驱动程序出现了诡异的蓝屏问题，我尝试了重装驱动、更新补丁都无效。最后，我根据书中介绍的注册表项追踪法，定位到了一个被某个不靠谱的工具栏软件留下的垃圾引用，清理后问题迎刃而解。这种解决实际问题的能力，才是这本书超越普通“技巧汇编”的关键所在。它提供的是一套解决问题的思维框架，而不是一堆孤立的技巧集合，这使得它在很长一段时间内，都稳稳地压在了我的书架最显眼的位置，作为“疑难杂症急救手册”。

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如果以今天的眼光回溯这本书的贡献，我必须强调它在构建早期用户对“系统定制化”认知方面的作用。在那个时代，Windows 2000 本身已经比前几代系统稳定得多，但“高级用户”的身份往往是通过修改这些“隐藏”的参数来定义的。这本书就像一把钥匙，打开了这扇通往高级定制的大门。我特别喜欢它在介绍特定“隐藏功能”时采用的“发现之旅”式的描述。比如，关于调整鼠标双击速度的那个参数，书里描述的过程并非简单的“找到A键，改成B值”，而是先解释了操作系统如何计时，然后展示了为什么只有将值调整到某个特定范围才能获得最佳手感。这种对“为什么”的深度挖掘，极大地满足了我的好奇心。此外，书中对系统错误代码的索引部分，虽然基于2000年的系统环境，但其分类逻辑至今仍有参考价值。它让我明白了，很多看似随机的系统崩溃，背后都有着可以被追踪和解码的规律，这极大地提升了我面对技术故障时的自信心和从容度。

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这本书的语言风格，让我感觉像是在跟一位经验丰富但性格有点严肃的工程师在对话。它没有使用太多花哨的比喻或者网络流行语来迎合读者，而是非常直白和精确地描述技术细节。例如，当解释数据类型如`REG_SZ`和`REG_DWORD`的区别时，它会非常认真地讨论存储效率和数据可操作性，而不是简单地说“这个是文本，那个是数字”。这种严谨性在处理权限和安全设置的部分体现得尤为明显。我清晰地记得，书中对“加载（Load）”和“导入（Import）”`.reg`文件的安全风险做了专门的警告，并详细说明了在非信任来源文件中的潜在恶意代码注入方式。这在那个网络安全意识尚未全民普及的年代，是非常有远见的提醒。虽然这种风格可能会让一些只求快速上手的读者感到枯燥，但对于希望深入理解操作系统底层机制的人来说，这无疑是一种福音。它教会了我，每一次对注册表的修改，都可能带来深远的影响，这种敬畏感，比任何警告弹窗都来得有效。

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