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出版者:Addison Wesley Publishing Company

作者:Gary J. Nutt

出品人:

页数:356

译者:

出版时间:1999-01-01

价格:USD 72.00

装帧:Paperback

isbn号码:9780201477085

丛书系列:

图书标签:

• 操作系统
• Windows NT
• 项目开发
• 编程
• 计算机科学
• 软件工程
• 系统编程
• 实践教程
• Windows
• C++

《深入理解现代操作系统：从原理到实践》 一本献给所有渴望掌握操作系统核心奥秘的技术探索者、系统架构师、以及未来操作系统的开发者。 在这个数字化浪潮席卷一切的时代，操作系统作为连接硬件与软件的桥梁，其重要性不言而喻。从日常使用的智能手机、个人电脑，到支撑起庞大互联网基础设施的服务器集群，再到日益复杂的嵌入式系统，无一不运行在操作系统的调度之下。然而，有多少人真正理解过，当我们点击一个应用程序，文件是如何被找到并加载的？进程是如何在CPU之间切换的？内存是如何被高效分配和管理的？并发访问同一个资源时，又是如何避免混乱的？ 《深入理解现代操作系统：从原理到实践》并非一本简单的“如何使用”的教程，它是一次深刻的、体系化的探索之旅，旨在揭示现代操作系统背后错综复杂的原理，并以清晰、严谨的方式将其展现在读者面前。本书将带领您一步步深入操作系统的核心，解开那些隐藏在简洁用户界面下的技术魔法。 本书的独特之处与价值所在： 深邃的原理洞察： 本书的核心在于对操作系统基本原理的透彻剖析。我们不会停留在表面现象，而是深入到每一个概念的根源。从最基础的进程管理，到复杂的内存管理、文件系统、I/O调度，乃至安全机制，我们将逐一剥丝抽茧，力求让读者不仅“知道”是什么，更能“理解”为什么是这样。 循序渐进的学习路径： 针对不同层次的读者，本书设计了清晰的学习路径。对于初学者，我们将从最基本的操作系统的角色和目标开始，逐步引入核心概念。对于有一定基础的开发者，本书将提供更深入的理论探讨和更高级的技术细节。每个章节都建立在前一章节的基础上，确保学习的连贯性和系统性。 强调核心概念的实际应用： 理论的深度必须与实践的理解相结合。本书将大量的理论知识与实际应用场景紧密关联。例如，在讲解进程调度时，我们会分析不同调度算法在实际操作系统中的表现和优劣；在讨论内存管理时，我们会探讨虚拟内存如何解决物理内存的限制，以及缺页中断的发生机制。通过这些关联，读者能够更直观地感受到操作系统原理在日常计算中的重要性。 面向未来的技术视野： 现代操作系统正朝着分布式、虚拟化、容器化、云原生等方向发展。本书将紧扣这些发展趋势，在讲解基本原理的同时，适当引入与之相关的概念和技术。虽然不深入具体某个云平台或容器技术，但本书所构建的扎实操作系统基础，将为读者理解和掌握这些前沿技术打下坚实的基础。 清晰的逻辑结构与详实的论述： 本书的每一章都围绕一个核心主题展开，论述逻辑清晰，层次分明。我们会避免使用过于晦涩的术语，即使引入，也会进行详细的解释。复杂的概念会通过比喻、图示（尽管在此文本形式无法展现，但写作时会构思）以及结构化的描述来帮助读者理解。 本书内容概览： 第一部分：操作系统概述与核心概念 第一章：操作系统的角色与演进： 探究操作系统在现代计算中的基石作用，回顾操作系统的发展历程，理解不同时代操作系统所面临的挑战与解决方案。从批处理系统到多用户、分时系统，再到现代多核、分布式操作系统，感受技术演进的脉络。 第二章：进程管理：生命的脉动： 深入剖析进程的概念，理解进程的生命周期、状态转换。我们将详细讲解进程的创建、终止、切换机制，以及线程作为进程内执行单元的角色。进程通信（IPC）的各种方式，如管道、共享内存、消息队列等，也将得到详尽的阐述，为理解多进程协同工作奠定基础。 第三章：CPU调度：资源的公平分配： 探讨CPU调度在多任务环境下的重要性。我们将分析各种经典的调度算法，如先来先到（FCFS）、短作业优先（SJF）、优先级调度、时间片轮转（Round Robin）等，并讨论它们在不同场景下的优劣。理解多级反馈队列等更复杂的调度策略，以及如何通过调度来优化系统吞吐量和响应时间。 第二部分：内存管理：数字世界的空间大师 第四章：内存管理基础：隔离与共享： 介绍内存管理的基本目标：为进程提供独立、安全且高效的内存空间。我们将探讨连续内存分配和非连续内存分配策略，理解内存碎片问题以及对其的解决方案。 第五章：虚拟内存：突破物理极限： 深入理解虚拟内存的概念，这是现代操作系统最重要的创新之一。我们将详尽阐述分页（Paging）和分段（Segmentation）机制，理解页表、TLB（Translation Lookaside Buffer）的作用，以及缺页中断的处理过程。理解虚拟内存如何实现内存的共享、保护以及程序大于物理内存的运行。 第六章：内存分配与回收：生命的循环： 关注操作系统如何动态地分配和回收内存。我们将探讨堆（Heap）和栈（Stack）的内存管理方式，以及一些常见的内存分配算法（如首次适应、最佳适应等）。理解内存泄漏的潜在风险以及调试工具的帮助。 第三部分：并发与同步：协作的艺术 第七章：并发与竞争条件：隐藏的危机： 剖析并发执行带来的挑战，特别是竞争条件（Race Condition）和数据不一致性问题。理解为什么我们需要同步机制来保证程序的正确性。 第八章：同步机制：协作的基石： 详细介绍各种进程/线程同步原语，包括互斥锁（Mutex）、信号量（Semaphore）、条件变量（Condition Variable）、管程（Monitor）等。通过具体的例子，展示如何使用这些工具来解决临界区（Critical Section）问题、死锁（Deadlock）问题以及生产者-消费者问题等经典并发场景。 第四部分：文件系统与I/O管理：数据世界的守护者 第九章：文件系统：数据的组织与访问： 深入理解文件系统的设计原理，包括文件、目录的结构，以及文件系统的组织方式（如FAT、inode等）。探讨文件系统的接口（API）如何屏蔽底层存储细节。 第十章：磁盘调度与I/O管理：高效的通道： 分析磁盘I/O的特性以及其成为系统瓶颈的可能性。我们将讲解各种磁盘调度算法，如FCFS、SSTF、SCAN、C-SCAN等，以及它们如何优化磁盘寻道时间。理解缓冲（Buffering）和缓存（Caching）在I/O管理中的作用。 第五部分：安全与保护：数字世界的盾牌 第十一章：访问控制与权限管理：门的钥匙： 探讨操作系统如何实现对资源的保护，防止未经授权的访问。理解访问控制列表（ACL）、用户/组权限等机制。 第十二章：安全威胁与防御策略：攻与防的博弈： 介绍常见的安全威胁，如恶意软件、缓冲区溢出等，并讨论操作系统提供的安全机制，如地址空间布局随机化（ASLR）、数据执行保护（DEP）等。 本书适合谁？ 计算机科学与技术专业的学生： 这是理解计算机系统底层运作的必读之作，为深入学习后续课程奠定坚实基础。 系统工程师与运维人员： 深入理解操作系统的原理，能够更有效地排查系统故障，优化系统性能，并更好地应对复杂的系统环境。 软件开发者： 掌握操作系统的底层机制，有助于编写出更健壮、更高效、更安全的应用程序，尤其是在开发涉及多线程、进程间通信、高性能I/O或底层系统级软件时。 对操作系统原理充满好奇的技术爱好者： 如果你对电脑的运行原理感到好奇，渴望了解那些“幕后”的魔法，本书将是你一次深入探索的绝佳机会。 《深入理解现代操作系统：从原理到实践》 将是一次赋能之旅，让你不仅能“使用”操作系统，更能“理解”它，并能从更深的层次去思考和设计未来的计算系统。它不仅仅是一本书，更是通往更高级技术殿堂的钥匙。

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