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出版者:浙江大学出版社

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页数:0

译者:

出版时间:2004年

价格:29.0

装帧:平装

isbn号码:9787873080353

丛书系列:

图书标签:

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精品计算机科学教材系列 1. 《深入理解计算机系统：原理、实践与前沿》 作者： 著名高校计算机系资深教授团队 内容概述： 本书旨在为计算机科学专业学生、软件工程师以及对计算机底层原理有浓厚兴趣的读者提供一份全面、深入的系统级知识指南。它不仅仅是一本教科书，更是一部集理论深度、工程实践和最新发展于一体的参考手册。全书结构严谨，内容涵盖了从最底层的硬件体系结构到高级操作系统的核心机制，再到现代软件开发中的性能优化和安全考量。 第一部分：硬件基础与数据表示 本部分首先追溯计算机的物理实现，详细阐述了冯·诺依曼架构的演变，重点解析了中央处理器（CPU）的工作原理，包括指令集架构（ISA，如x86-64和ARM）、流水线技术、超标量执行和乱序执行对程序性能的影响。随后，对存储器层次结构进行了深入剖析，从寄存器、高速缓存（L1/L2/L3 Cache）的工作机制、缓存一致性协议（如MESI），到主存（DRAM）的组织方式和内存控制器设计。数据表示方面，本书不仅讲解了整数和浮点数的标准表示（IEEE 754），还探讨了数据对齐、字节序等影响跨平台兼容性的重要细节。此外，对I/O系统的基本原理，如中断、DMA（直接内存访问）和各种总线标准，也有详尽的论述。 第二部分：程序编译、链接与执行环境 此部分聚焦于源代码如何转化为可在硬件上执行的机器码。我们细致地讲解了编译器的各个阶段，包括词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成和优化。重点阐述了代码优化技术，如循环展开、常量折叠和死代码消除等，以及它们如何与目标机器的特性相结合。汇编语言作为连接高级语言与机器指令的桥梁，被系统地介绍，并辅以大量实例演示寄存器分配和栈帧的建立。链接器的工作机制是本部分的另一核心，包括静态链接和动态链接的区别、符号解析、重定位以及共享库（Shared Libraries）的加载过程。最后，本书详细描绘了程序加载和启动的全过程，包括操作系统的虚拟内存管理器如何介入，将可执行文件映射到进程地址空间。 第三部分：进程管理与并发控制 这是理解现代多任务系统的基石。本书详细介绍了进程和线程的概念区分，以及它们在操作系统内核中的表示（如进程控制块PCB）。进程的创建、上下文切换的开销与实现机制被深入剖析。调度算法部分，不仅覆盖了传统的FCFS、SJF、优先级调度，更侧重于现代主流的多级反馈队列调度和多核环境下的负载均衡策略。并发编程是现代软件的必然要求，本书对并发模型进行了全面考察，详细解释了互斥锁（Mutex）、信号量（Semaphore）、条件变量（Condition Variables）的正确使用和潜在陷阱。对于更高级的并发原语，如屏障（Barrier）和无锁数据结构（Lock-Free Data Structures），也进行了前沿性的探讨，强调了原子操作（Atomic Operations）在构建高效并发程序中的关键作用。 第四部分：内存管理与虚拟化 本部分深入探讨操作系统如何高效、安全地管理物理和虚拟内存。分页（Paging）和分段（Segmentation）的机制被详细阐述，特别是多级页表的结构和TLB（Translation Lookaside Buffer）对地址转换性能的决定性影响。虚拟内存的实现是核心，包括缺页中断（Page Fault）的处理流程、页面置换算法（如LRU、Clock）的优劣对比，以及写时复制（Copy-on-Write, CoW）技术在`fork()`操作中的应用。此外，本书还用大量篇幅讲解了虚拟化技术。涵盖了从硬件辅助虚拟化（VT-x/AMD-V）到Hypervisor（Type 1/Type 2）的架构，以及现代操作系统如何利用这些技术实现高效的容器化（如Linux Cgroups和Namespaces）和云环境下的资源隔离。 第五部分：文件系统与持久化存储 文件系统是用户与数据存储交互的界面。本书从抽象的文件模型出发，逐步深入到具体的实现细节。我们分析了磁盘存储的物理特性（寻道时间、旋转延迟）和RAID（冗余磁盘阵列）的各种级别及其在数据可靠性、性能上的权衡。文件系统的结构，包括目录管理、i-node的组织方式，以及数据块的分配策略，被清晰地展示。针对日志型文件系统（如Ext4, NTFS）和写时复制文件系统（如ZFS, Btrfs），本书着重比较了它们在数据一致性、事务处理和快照功能上的差异。最后，对缓冲区缓存（Buffer Cache）和虚拟文件系统（VFS）层的工作机制进行了透彻解析，展示了如何统一管理不同类型的存储设备。 第六部分：网络编程与系统安全基础 本部分将计算机系统置于网络环境中进行考察。首先，从应用层协议（如HTTP）出发，回溯至TCP/IP协议栈的实现细节，重点分析了套接字（Socket）接口的系统调用、TCP的可靠性机制（序列号、确认应答、流量控制和拥塞控制）。在系统编程层面，本书详细讲解了I/O多路复用技术（如`select`, `poll`, `epoll`），这些是构建高性能服务器不可或缺的工具。安全方面，本书探讨了系统面临的主要威胁，如缓冲区溢出、格式化字符串漏洞，并介绍了操作系统层面的缓解措施，包括地址空间布局随机化（ASLR）、数据执行保护（DEP/NX Bit）的原理和应用。最后，对权限管理模型（如Linux的DAC/MAC）和基本的加密在系统服务中的集成进行了概述。 适用对象： 计算机科学与技术、软件工程等相关专业的本科生及研究生。 希望系统性梳理计算机系统知识的初、中级软件开发工程师。 准备参加相关领域技术认证或深度面试的专业人士。 本书特点： 理论与实践紧密结合： 穿插大量真实世界的系统性能瓶颈分析案例。 丰富的代码示例： 提供了基于C语言和特定系统调用的源码片段，帮助读者直观理解抽象概念。 面向现代架构： 充分考虑了多核、多处理器环境下的系统设计挑战。 2. 《数据结构与算法设计：从基础到高级优化》 作者： 算法研究领域知名学者 内容概述： 本书是构建坚实计算机科学基础的必备读物，专注于数据组织和问题求解的核心方法论。全书摒弃了枯燥的理论堆砌，力求通过清晰的逻辑结构和直观的图示，引导读者真正掌握数据结构的精髓及其在实际算法设计中的应用。 第一部分：基础结构与分析方法 本部分奠定了后续学习的基础。首先明确了算法复杂度分析的严格方法，包括渐进符号（大O、$Omega$、$Theta$）的精确定义和使用，以及最坏、最好和平均情况分析的差异。随后，详细介绍了线性数据结构：数组（Array）的内存布局、链表（Singly, Doubly, Circular）的插入/删除操作复杂度，以及栈（Stack）和队列（Queue）的应用场景。对递归的原理、尾递归优化以及如何使用动态规划思想处理具有重叠子问题的递归，进行了详尽的讲解。 第二部分：树结构与分层数据管理 树是处理层次化数据的核心工具。本书系统地介绍了树的基本概念、遍历方法（前序、中序、后序、层序）。重点深入探讨了二叉搜索树（BST）的实现及其在查找、插入、删除中的效率限制。为解决BST的退化问题，本书详尽分析了平衡树的实现机制，包括AVL树的旋转操作和红黑树（Red-Black Tree）的五大性质与插入/删除后的再平衡流程。此外，B树和B+树作为磁盘存储优化的首选结构，其多路搜索和分叉因子如何减少I/O次数的原理被深入剖析，这对于理解数据库索引至关重要。 第三部分：图论算法与网络建模 图结构是解决关系网络问题的万能模型。本书从图的表示法入手（邻接矩阵与邻接表），详细讲解了图的遍历（深度优先搜索DFS与广度优先搜索BFS）及其在连通性判断中的应用。在最短路径算法方面，内容涵盖了Dijkstra算法（处理非负权边）和Bellman-Ford算法（处理负权边）的原理、实现步骤及时间复杂度分析。对于最小生成树（MST），本书对比了Prim算法和Kruskal算法的各自优势。更进一步，本书探讨了拓扑排序（Topological Sort）和复杂网络流问题（如最大流-最小割定理）的基本思想。 第四部分：高级查找与排序技术 排序是算法领域的经典课题。本书不仅复习了基础的插入排序、选择排序，更重点讲解了Merge Sort（归并排序）和Quick Sort（快速排序）的优化技巧（如枢轴选择）。对于需要高效查找的场景，本书详细解析了哈希表（Hash Table）的设计，包括理想的散列函数构造、冲突解决策略（链式法、开放定址法）以及负载因子对性能的影响。此外，堆（Heap）作为优先级的有效实现，其大顶堆/小顶堆的构建和维护过程，以及它如何高效地支持堆排序，被作为单独章节进行阐述。 第五部分：动态规划与贪心策略 此部分专注于复杂优化问题的求解范式。贪心算法的适用条件和局部最优解是否能导向全局最优的判断标准被严格定义。在动态规划（DP）方面，本书通过背包问题、最长公共子序列、矩阵链乘法等经典案例，指导读者如何正确地定义状态、找到转移方程，并实现自底向上的迭代求解，强调了备忘录（Memoization）与DP表（Tabulation）的区别与联系。 第六部分：特定领域的数据结构 本部分关注那些在特定领域具有高性能的数据结构。包括Trie树（前缀树）在字符串匹配和自动补全中的高效应用，并查集（Disjoint Set Union, DSU）在连通性问题中的路径压缩和按秩合并的优化，以及如何利用跳跃表（Skip List）实现一个概率性平衡的有序表，其性能可媲美红黑树但实现更为简洁。 适用对象： 致力于算法和数据结构基础学习的在校学生。 希望提升代码效率和解决复杂问题能力的初级到中级程序员。 准备参加技术面试或算法竞赛的开发者。 本书特点： 侧重代码实现细节： 提供了每种数据结构和算法的伪代码及主流语言（如C++/Java）的实现参考。 问题导向： 结构安排紧密贴合实际工程中遇到的数据处理挑战。 复杂度论证严谨： 对所有关键操作的时间和空间复杂度都进行了数学论证。

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这本书真是让我醍醐灌顶，尤其是在面对那些抽象的内存管理和进程调度理论时，作者的讲解方式简直是化腐朽为神奇。我之前看其他教材，常常被那些复杂的公式和术语绕得晕头转向，感觉自己离真正理解操作系统还有十万八千里。但这本书，它没有急于抛出那些晦涩的定义，而是通过一系列非常贴近实际的例子，将那些原本高高在上的概念拉到了地面上，让我能真真切切地感受到数据在系统中是如何流转、CPU是如何进行时间切片的。特别是关于死锁预防和避免的那一章，作者构建了一个非常清晰的逻辑链条，我甚至能想象出银行家算法在运行时的数据结构是如何一步步筛选和判断的。对于我这种偏爱实践操作的读者来说，书中的图示和流程图质量非常高，简洁明了，比我之前翻阅的任何一本参考资料都要更有效率地帮助我构建起系统的知识框架。读完后，再去看那些原版教材的章节，感觉就像是给蒙上了一层纱布，现在纱布被揭开了，豁然开朗。这绝对不是一本简单的应试指南，它更像是一位经验丰富的老工程师在手把手地教你如何像系统内核一样去思考问题，每一个细节的推敲都透露着作者深厚的功力。

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从一个纯粹的工程实现者的角度来看，这本书的架构设计思想令人印象深刻。它没有沉溺于纯理论的争论，而是花费了大量篇幅来剖析主流操作系统（无论是UNIX系还是Windows NT架构）在实现这些功能时所做的权衡和妥协。书中对“可扩展性”和“实时性”这两个看似矛盾的目标是如何在实际内核中被巧妙调和的分析，非常有启发性。例如，在讨论锁机制时，作者不仅讲解了互斥锁和信号量，还专门开辟了一节来对比读写锁、自旋锁以及更底层的原子操作，并结合具体代码片段展示了这些机制在提升并发性能时的优劣。这种从理论到实践，再到工程权衡的递进结构，极大地拓宽了我的视野，让我明白，操作系统并非是一套固定的规则，而是一个不断在不同约束条件下寻求最优解的动态系统。阅读过程中，我时不时会停下来，思考如果让我来设计一个面向特定嵌入式环境的轻量级内核，我会如何借鉴书中的这些权衡之道，这种主动思考的参与感是其他书籍难以给予的。

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这本书最大的价值，我觉得体现在它对“如何准备考试”这个维度的解构上。它不是简单地罗列历年真题，而是对不同考试体系（比如某些特定的国家级认证和大学期末考试）的出题偏好进行了精准的画像。作者好像对这些考试的命题老师了如指掌，总能在关键的知识点上给出“必考点解读”和“易混淆点辨析”。比如，在文件系统的设计部分，它明确指出了某考试特别喜欢考查“索引节点（Inode）的结构与磁盘布局”之间的关系，并且给出了三种不同深度的回答示例，对应不同的分数区间，这个细致程度令人咂舌。我用它来对照我之前的学习笔记，立刻发现自己在对I/O子系统中断处理流程的理解上存在严重的片面性，总是只记住了表面流程而忽略了硬件层面的时序要求。这本书就像是一个高精度的雷达，帮你定位到那些看似微小却决定成败的关键知识点，让你的复习工作可以实现“降维打击”，效率瞬间提升了好几个档次。

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说实话，我原本以为这本书会像市面上很多同类书籍一样，堆砌着大量的知识点和冗杂的理论推导，读起来非常枯燥乏味。但出乎意料的是，它的叙事节奏掌握得极好，读起来有一种酣畅淋漓的感觉，完全没有那种“为了讲完而硬凑”的匠气。作者在介绍完一个核心概念后，总是会紧接着设置一两个“思考题”或者“陷阱点分析”，这些内容极其巧妙，它们不仅仅是简单的选择题，而是会引导你去深挖底层逻辑的盲区。比如，在讨论虚拟内存和缺页中断处理时，书中并没有止步于描述发生的过程，而是深入探讨了不同页面置换算法在实际高并发环境下的性能差异，这一点对于我们进行系统优化设计至关重要。我特别欣赏作者在行文风格上展现出的那种严谨中带着幽默感的笔触，使得那些原本可能让人昏昏欲睡的章节也变得引人入胜。这种平衡真的很难得，它既保证了学术上的深度和准确性，又照顾到了读者在阅读体验上的需求，让学习过程本身变成了一种享受，而不是一种负担。

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这本书在排版和视觉设计上也下了不少功夫，这对于一本技术类书籍来说是加分项。不同于以往那些黑白灰、密密麻麻的教科书，这里的用色和布局明显经过优化，重点内容的加粗、关键术语的侧边栏解释，都有效地减轻了阅读疲劳。更重要的是，作者在解释那些复杂的并发控制算法时，使用了大量的“时间轴”图示来展示线程间的交替执行状态，这对于理解并发的正确性判断简直是神来之笔。我过去总是需要自己动手在纸上画时间线才能勉强看懂，现在可以直接对照书中的图例，瞬间就把握住了“竞争条件”是如何产生的。这种对读者友好度的极致追求，使得学习过程中的挫败感大大降低。对于那些初次接触操作系统，或者学习基础薄弱的读者来说，这种清晰直观的呈现方式，无疑是降低了学习门槛，让深奥的知识变得触手可及，真正做到了知识的有效传递，而不是简单地堆砌信息。

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考研只用～～～

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