计算机网络操作系统

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页数:0
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出版时间:1900-01-01
价格:12.00元
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isbn号码:9787810658881
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图书标签:
  • 计算机网络
  • 操作系统
  • 网络原理
  • 系统编程
  • 网络协议
  • Linux
  • Windows
  • 网络安全
  • 分布式系统
  • 云计算
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具体描述

《数字世界的基石:现代计算架构解析》 本书深入剖析了支撑我们数字生活运转的底层机制,重点关注现代计算设备如何协同工作,以及构成这一切的强大架构。我们不仅仅局限于某个单一的软件或硬件层面,而是从一个更宏观、更具全局性的视角出发,揭示了从微观的晶体管开关到宏观的全球网络信息流动,各个环节是如何紧密相连,并共同驱动着整个数字世界的高效运行。 第一部分:硅基的智慧——微处理器与内存的奥秘 我们将首先踏入计算的微观世界,探索构成现代计算机核心的微处理器(CPU)是如何实现其惊人运算能力的。从冯·诺依曼架构的基本原理出发,我们会详细解析指令集(ISA)的设计哲学,了解不同架构(如x86、ARM)如何优化性能和功耗,以及流水线、缓存、分支预测等核心技术如何提升CPU的执行效率。 接着,我们将聚焦于内存系统,这是CPU能够快速访问指令和数据的关键。本书将详细讲解不同类型的内存技术,包括DRAM(动态随机存取存储器)的工作原理、存储单元的结构、刷新机制以及为何它是现代计算的“工作台”。我们还会探讨内存层次结构(寄存器、L1/L2/L3缓存、主内存)的重要性,阐述它们如何通过“近址优先”的原则,大幅缩短数据访问延迟,从而提升整体系统性能。此外,关于内存管理单元(MMU)如何将虚拟地址映射到物理地址,确保进程间的隔离与内存安全,也将是本部分的重要内容。 第二部分:高效的协同——总线、I/O与存储设备 数据如何在CPU、内存和外部设备之间高效传递?这便是第二部分要探讨的总线技术和输入/输出(I/O)系统。我们将解析系统总线(如PCIe)的设计,理解其带宽、延迟和协议如何影响数据的传输速度。从中断机制到DMA(直接内存访问),我们会揭示I/O设备如何摆脱CPU的束缚,实现高效的数据交换,这对于图形卡、网络接口卡等高性能设备至关重要。 同时,本书也将深入介绍各种存储设备。除了主内存,我们还会详细讲解固态硬盘(SSD)和传统机械硬盘(HDD)的工作原理、读写机制以及它们在数据持久化存储中的作用。固态硬盘的NAND闪存技术、磨损均衡、垃圾回收等概念将被一一剖析。我们还将探讨RAID(独立冗余磁盘阵列)技术如何通过组合多块硬盘来提升性能或数据可靠性。 第三部分:连接的世界——互联互通与分布式系统 在日益互联的时代,计算设备不再是孤立的个体,而是构成庞大网络的一部分。本部分将聚焦于现代计算的互联互通技术,以及在此基础上构建的分布式系统的概念。 我们将从最基础的网络通信模型开始,解析TCP/IP协议栈的层级结构,从物理层(如以太网、Wi-Fi)的信号传输,到数据链路层(MAC地址、帧),网络层(IP地址、路由),传输层(TCP、UDP的可靠性与效率),再到应用层(HTTP、DNS等)的各种服务。我们会探讨交换机、路由器等网络设备如何实现数据包的转发,以及不同网络拓扑结构(星型、总线型、环型)的优缺点。 更进一步,我们将探讨分布式系统的基本原理。分布式系统如何通过网络将多台计算资源组合起来,提供比单台机器更强大的处理能力、更高的可用性和更好的可伸缩性?我们将引入一致性哈希、负载均衡、分布式事务、CAP定理等关键概念,并讨论构建高可用、高性能分布式系统所面临的挑战和常用的解决方案。从Web服务到云计算基础设施,这些原理无处不在。 第四部分:管理的艺术——虚拟化与资源调度 为了更有效地利用计算资源,并实现软件环境的隔离与隔离,虚拟化技术应运而生。本部分将详细讲解虚拟化技术,包括CPU虚拟化、内存虚拟化和I/O虚拟化。我们将介绍虚拟机监视器(VMM)或Hypervisor的作用,例如Type 1和Type 2 Hypervisor的区别,以及它们如何创建和管理虚拟机。容器化技术(如Docker)作为一种更轻量级的虚拟化形式,也将得到深入的介绍,阐述其如何通过操作系统级别的隔离来实现资源的高效利用。 同时,在多用户、多任务的计算环境中,如何公平有效地分配CPU、内存、磁盘等资源至关重要。我们将探讨操作系统层面的资源调度策略,包括进程调度算法(如FCFS、SJF、RR)、内存管理(分页、分段)以及文件系统的设计,确保系统能够稳定、高效地运行。 总结:构建数字世界的宏伟蓝图 《数字世界的基石:现代计算架构解析》旨在为读者构建一个关于现代计算系统如何运作的完整而深刻的认知图景。通过对微处理器、内存、总线、I/O、存储、网络以及虚拟化等关键组成部分的系统性剖析,本书将帮助您理解现代计算设备的“心脏”与“神经”,以及它们如何协同工作,支撑起我们日益复杂的数字世界。无论您是希望深入理解计算机工作原理的学生,还是寻求优化系统性能的工程师,亦或是对数字技术充满好奇的爱好者,本书都将为您提供坚实的基础和前沿的洞见。

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读后感

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用户评价

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这本书真的让我眼前一亮,它所涵盖的知识点非常广阔,而且讲解得非常深入,绝对是那种可以反复研读的宝典。一开始,我对“分布式系统”这个概念总觉得有些虚无缥缈,但作者通过一系列经典的案例分析,比如CAP理论如何影响分布式系统的设计,以及一致性哈希如何在海量数据存储中发挥作用,让我对这个概念有了全新的认识。他不仅仅是罗列理论,更是结合了实际的工程实践,分析了不同分布式架构的优缺点,以及在什么场景下应该选择哪种架构。尤其让我印象深刻的是关于“共识算法”的章节,作者没有止步于Paxos和Raft的简单介绍,而是深入探讨了它们背后的数学原理和工程实现上的挑战,甚至还提到了如何在实际系统中权衡效率和一致性的问题。书中的代码示例也非常精炼,虽然没有冗长的代码块,但寥寥几行,却能点出核心思想,引导读者自己去深入思考。另外,作者对于“微服务架构”的阐述,也让我受益匪浅。他不仅介绍了微服务的优势,更重要的是,他还指出了在实践中可能遇到的坑,比如服务间通信的复杂性、分布式事务的处理等等,并给出了一些可行的解决方案。总的来说,这本书的内容非常扎实,对于想要深入理解现代计算机系统复杂性的读者来说,绝对是不可多得的财富。

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从技术实现的层面来说,这本书给我带来了全新的视角。作者在分析“网络协议栈”的实现细节时,并没有回避那些复杂的细节,而是通过大量的图示和伪代码,将各个协议层之间的交互展现得淋漓尽致。我尤其被“TCP协议”的深度剖析所吸引,从三次握手、四次挥手的过程,到滑动窗口、拥塞控制算法的演进,作者都进行了细致的讲解,让我对TCP的可靠性和效率有了更深刻的理解。书中对“UDP协议”的讲解也同样到位,它强调了UDP在某些场景下的优势,比如流媒体传输,以及如何利用UDP实现一些上层协议。我还很欣赏书中关于“DNS解析过程”的讲解,作者详细描述了从客户端发起请求到服务器端响应的整个流程,包括各种DNS记录类型的作用,以及缓存机制是如何提高解析效率的。另外,书中对于“HTTP协议”的讲解也非常实用,不仅涵盖了HTTP/1.0, HTTP/1.1, 甚至是HTTP/2的特点,还对RESTful API的设计原则进行了探讨,这对于我进行Web开发非常有帮助。总而言之,这本书的内容非常具体,而且紧贴实际应用,让我觉得所学知识可以直接应用于工作中,提升实际开发能力。

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这本书的封面设计和排版着实吸引了我,简洁大方的配色,配合着书名那沉甸甸的字体,一看就知道是那种厚重、实在的干货。翻开扉页,纸质触感温润,墨水清晰,没有任何廉价感,这让我对即将开始的阅读之旅充满期待。初翻几页,作者的语言风格就显现出来,不是那种枯燥乏味的理论堆砌,而是带着一种深入浅出的引导,仿佛一位经验丰富的老师,循循善诱地将我引入一个全新的世界。一些基础的概念,比如网络协议分层模型,通常让人头疼,但在这本书里,作者用了很多形象的比喻和生动的例子,我一下子就豁然开朗了,感觉那些复杂的术语不再是遥不可及的难题,而是触手可及的知识点。而且,书中插图的质量也很高,清晰地展示了各种数据包的传输过程,以及不同网络设备的连接方式,这对于我这种视觉型学习者来说,简直是福音。我尤其喜欢书中关于“流量控制”和“拥塞控制”的讲解,不同于以往的死记硬背,这里的描述让我深刻理解了它们在实际网络运行中的重要性和精妙之处,也明白了为什么有时候网络会变得缓慢,以及如何去优化。这本书的语言和逻辑都处理得非常好,让我能心无旁骛地沉浸在知识的海洋里。

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我之前对一些操作系统底层的机制一直感觉很模糊,直到我开始阅读这本书,才感觉茅塞顿开。作者在讲解“进程管理”和“线程管理”时,运用了非常巧妙的比喻,把原本抽象的概念变得生动有趣。比如,他用“工厂流水线”来比喻多线程并发执行,用“餐厅服务员”来比喻进程之间的通信,这种方式让我一下子就抓住了核心要点。而且,书中对于“内存管理”的讲解,更是让我大呼过瘾。从段页式管理到虚拟内存的实现,作者一步步地剖析了其中的原理,并且还结合了具体的硬件机制,比如TLB(Translation Lookaside Buffer)的作用,让我深刻理解了为什么现代操作系统能够高效地管理内存。我也很喜欢书中对“文件系统”的介绍,作者不仅仅描述了文件系统的结构,还探讨了不同的文件系统(如FAT、NTFS、ext4)在设计理念上的差异,以及它们各自的优劣。最让我惊喜的是,书中还涉及了一些“实时操作系统”和“嵌入式操作系统”的特点,这让我看到了操作系统技术的广阔应用前景,也让我对未来学习方向有了更清晰的认识。这本书的知识密度非常大,但作者的讲解逻辑清晰,循序渐进,让我觉得学习的过程是充满乐趣和成就感的。

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读完这本书,我感觉自己对“操作系统内核”的理解上升到了一个新的高度。作者在讲解“内核结构”时,并没有采用那种过于理论化的方式,而是从实际出发,分析了不同操作系统(如Linux, Windows)内核设计的异同。我尤其喜欢书中关于“中断处理”和“系统调用”的章节,作者将这两个核心机制的运作过程讲解得非常透彻,让我理解了用户空间和内核空间是如何进行通信的,以及CPU是如何响应硬件中断的。书中对“进程调度算法”的详细比较,也让我大开眼界,从先来先服务到多级反馈队列,作者不仅解释了算法的原理,还分析了它们在不同场景下的性能表现,以及如何根据实际需求选择合适的调度算法。我也很佩服作者在讲解“设备驱动程序”时展现出的深度,他不仅介绍了驱动程序的作用,还探讨了如何编写高效、可靠的驱动程序,以及驱动程序与内核之间的交互方式。最后,书中对“安全机制”的阐述,比如访问控制、权限管理等,也让我对操作系统的安全性有了更全面的认识。这本书的内容严谨且富有洞察力,为我打开了理解操作系统深层原理的大门。

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