Operating System Concepts

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出版者:John Wiley & Sons
作者:Abraham Silberschatz
出品人:
页数:992
译者:
出版时间:2011-9-19
价格:GBP 120.00
装帧:Hardcover
isbn号码:9781118112731
丛书系列:
图书标签:
  • 操作系统
  • OS
  • 计算机
  • System
  • Operating
  • 英文原版
  • 恐龙书
  • CS
  • Operating System Concepts
  • Operating Systems
  • Computer Science
  • CPU
  • Scheduling
  • Allocation
  • Memory Management
  • Process Management
  • System Architecture
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具体描述

好的,这里为您提供一个不包含《Operating System Concepts》具体内容的图书简介,力求详尽且自然流畅。 --- 《系统架构与高性能计算:从底层逻辑到前沿应用》 本书导读:深入探究现代计算系统的核心脉络 在信息技术飞速迭代的今天,支撑起我们日常数字生活的基石——计算系统,正面临着前所未有的复杂性和性能挑战。从移动设备到超级计算机集群,每一个高效运行的程序背后,都蕴含着对底层资源管理、数据流控制与并行处理的深刻理解。本书《系统架构与高性能计算:从底层逻辑到前沿应用》并非一本关于基础操作系统原理的入门教材,而是旨在为具备一定计算机科学基础的读者,提供一个深入理解当代计算系统内部运作机制、优化策略以及面向未来计算范式的技术蓝图。 本书结构严谨,内容涵盖了从硬件抽象层到应用级优化的多个维度,特别侧重于如何构建和驾驭高并发、低延迟、高吞吐量的复杂系统。我们将跳出单一操作系统的框架,聚焦于跨平台、跨架构的通用系统设计哲学。 第一部分:底层硬件与指令集架构的深度解析 本部分将系统地剖析现代处理器(CPU/GPU)的设计哲学,以及这些设计如何直接影响软件的性能表现。 1. 现代处理器微架构的演进与影响: 我们将详细探讨流水线技术、乱序执行(Out-of-Order Execution)、分支预测的精确性与代价,以及多核与众核架构(如Intel的Core架构、AMD的Zen架构)中的缓存一致性协议(如MESI/MOESI)。重点分析 L1、L2、L3 缓存层级的结构、延迟特性以及如何通过代码优化来最大化缓存命中率。 2. 内存层次结构与访问语义: 深入解析 DRAM 的工作原理、内存控制器设计,以及虚拟内存机制在现代系统中的实际效能考量(而非仅仅是概念介绍)。讨论非一致性内存访问(NUMA)架构下,进程与数据在物理内存上的放置策略对性能的决定性影响。 3. 加速器架构概述: 区别于传统通用CPU,本书将系统性介绍专用加速器(如FPGA和ASIC)的设计思路。重点分析图形处理器(GPU)的SIMT(单指令多线程)执行模型,CUDA/OpenCL编程模型对数据并行性的要求,以及如何有效地将数据迁移至加速器并同步执行。 第二部分:资源调配与并发控制的先进技术 本部分关注系统如何在多用户、多任务环境下高效、公平地分配稀缺资源,尤其聚焦于非操作系统内核层面的高级并发机制。 1. 高性能并发原语与无锁数据结构: 摒弃传统的基于锁的同步机制可能带来的死锁和优先级反转问题,本书详细介绍原子操作(Atomic Operations)、内存屏障(Memory Barriers)的使用场景及编译器对这些操作的重排序处理。我们将构建和分析多种高性能无锁/无等待(Lock-Free/Wait-Free)数据结构,如基于 CAS(Compare-and-Swap)的队列、栈和哈希表。 2. 现代调度算法的工程实践: 探讨在分布式或虚拟化环境中,如何设计和实现更智能的任务调度策略,以满足严格的实时性要求或服务等级协议(SLA)。分析工作窃取(Work Stealing)调度器的内部逻辑及其在线程池管理中的应用。 3. 虚拟化与容器技术栈的性能开销: 审视全虚拟化(Full Virtualization)、半虚拟化(Paravirtualization)以及硬件辅助虚拟化(如Intel VT-x/AMD-V)的技术细节。量化上下文切换、I/O 虚拟化(如VirtIO)引入的性能损耗,并探讨在容器化部署中,命名空间(Namespaces)和控制组(cgroups)如何影响资源的隔离与分配效率。 第三部分:高性能网络与分布式系统通信 现代应用严重依赖快速、可靠的网络通信。本部分专注于超越TCP/IP基础知识,探讨如何设计面向低延迟和高吞吐量的通信基础设施。 1. 内核旁路与用户态网络栈(User-Space Networking): 深入研究 DPDK(Data Plane Development Kit)和 XDP(eXpress Data Path)等技术,它们如何通过绕过传统的操作系统网络协议栈,实现微秒级的包处理能力。分析零拷贝(Zero-Copy)技术在网络I/O中的实现与限制。 2. 新兴传输协议的性能剖析: 对比分析 TCP 拥塞控制算法的局限性,详细阐述 QUIC 协议(基于 UDP)如何通过多路复用、头部阻塞消除和更快的连接建立(0-RTT)来提升Web和流媒体服务的性能。 3. 分布式一致性与容错设计: 探讨 Raft、Paxos 等一致性协议在实际集群部署中的工程化挑战。分析分布式事务处理中,如何平衡 ACID 特性与 CAP 定理,并介绍基于向量时钟、时间戳排序等机制的事件排序解决方案。 第四部分:系统性能分析、调试与调优实战 理论知识必须通过精确的度量和调优才能转化为实际的系统优势。本部分提供了系统化的性能分析方法论。 1. 硬件性能计数器(PMC)的采集与解读: 学习如何使用如 `perf` 等工具,直接读取 CPU 硬件性能计数器,以识别真正的性能瓶颈,例如分支未命中率、缓存缺失率、TLB 缺失等。 2. 延迟分析与抖动(Jitter)控制: 区分吞吐量瓶颈与延迟瓶颈。介绍基于直方图和百分位数(如 p99.9)的延迟分析方法,以及在嵌入式和实时系统中如何量化和最小化调度抖动。 3. 动态二进制插桩与追踪技术: 介绍基于 eBPF(扩展的伯克利数据包过滤器)框架的新一代系统观测技术,如何无需修改内核代码或重新编译应用,即可实现对系统调用、内核函数和用户态函数的细粒度追踪与性能剖析。 目标读者: 本书适合于资深的软件工程师、系统架构师、从事高性能计算(HPC)和低延迟交易系统(HFT)的开发者,以及计算机科学专业的研究生和博士生。读者应具备扎实的C/C++编程基础,并对汇编语言和计算机体系结构有初步了解。阅读本书将使您能够跨越操作系统的抽象层,直接与底层硬件和高效的资源管理机制对话,从而构建出真正面向未来的、极具竞争力的计算解决方案。 ---

作者简介

目录信息

读后感

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书籍说明 最经典的操作系统入门书籍 对操作系统的各个细节有比较详细的说明 唯一需要加强的是:对于内核细节的讲解 不过已经够好了,值得认真阅读 阅读建议 学习操作系统基础知识的时候,认真阅读  

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09年毕业,同学把他收藏的这本操作系统概念送给了我,当时也没有看,直到两年前才翻开来看,发现书的章节安排得很好,作者也善于循序渐进,翻译也非常好,阅读起来没有生硬的概念 操作系统的概念描述的非常到位,不会让人读完之后不知所云..  

评分

第一遍阅读并没有感到它有什么特别之处,大约和国内大部分OS方面的教科书大同小异,读完这本后读了A.S.Tanenbaum的《Operating System:Design and Implementation》,再重新阅读此书,突然发现很多以前没有仔细斟酌的地方实际上蕴涵了很深的思想,通过它确实建立了对OS一个系统...  

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第一遍阅读并没有感到它有什么特别之处,大约和国内大部分OS方面的教科书大同小异,读完这本后读了A.S.Tanenbaum的《Operating System:Design and Implementation》,再重新阅读此书,突然发现很多以前没有仔细斟酌的地方实际上蕴涵了很深的思想,通过它确实建立了对OS一个系统...  

评分

09年毕业,同学把他收藏的这本操作系统概念送给了我,当时也没有看,直到两年前才翻开来看,发现书的章节安排得很好,作者也善于循序渐进,翻译也非常好,阅读起来没有生硬的概念 操作系统的概念描述的非常到位,不会让人读完之后不知所云..  

用户评价

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这本书对安全性的关注,也让我受益匪浅。《Operating System Concepts》并没有将安全作为一个独立的章节,而是将安全机制融入到各个模块的讲解中,这使得我对操作系统安全的理解更加系统和全面。例如,在进程管理部分,它探讨了进程隔离机制,以及如何防止恶意进程访问其他进程的数据。在文件系统部分,它介绍了访问控制列表 (ACLs) 和权限管理,确保只有授权用户才能访问敏感文件。在内存管理部分,它讨论了地址空间布局随机化 (ASLR) 等技术,用于抵御缓冲区溢出等攻击。我特别欣赏书中关于用户认证和授权机制的讲解,它不仅仅是提及了密码验证,更深入地分析了其他身份验证方式,如生物识别,以及如何通过 RBAC (Role-Based Access Control) 等模型来精细化地管理用户权限。此外,书中对加密技术在操作系统中的应用,如磁盘加密和网络通信加密,也进行了详细的阐述,这让我对如何保护数据的机密性和完整性有了更深的理解。

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《Operating System Concepts》在讲解分布式系统方面的内容,展现了其超越传统操作系统的广度和深度。我之前对分布式系统的了解仅限于一些零散的概念,但这本书通过对网络协议、通信机制、以及分布式一致性等方面的深入剖析,让我看到了一个更加完整和系统的图景。例如,书中对远程过程调用 (RPC) 的讲解,不仅仅是停留在概念层面,更是探讨了 RPC 的实现细节,如参数传递、序列化、反序列化等,以及它在分布式系统中的重要作用。同样,对分布式文件系统的描述,也让我了解了如何通过网络来共享文件,以及如何保证数据的一致性和可靠性。书中对共识算法的探讨,如 Paxos 和 Raft,更是让我领略到了分布式系统在解决一致性问题上的挑战和智慧,这些算法的复杂性不言而喻,但书中通过循序渐进的讲解,让我对它们的原理有了基本的理解。这本书的引入,极大地拓展了我对现代计算系统边界的认知,让我意识到操作系统理论的应用早已延伸到更广阔的领域。

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这本书对于理解操作系统的中断处理机制,简直是教科书般的讲解。《Operating System Concepts》将中断这个看似微小的细节,深入剖析到了极致。它详细解释了中断的产生原因,包括硬件中断(如时钟中断、I/O 中断)和软件中断(如系统调用)。它阐述了当中断发生时,CPU 如何暂停当前执行的任务,保存其上下文,然后跳转到中断服务程序 (ISR) 来处理中断。我尤其被书中关于中断向量表和中断服务程序的组织方式所吸引,它揭示了操作系统如何有效地管理大量的硬件设备,并快速响应它们的请求。此外,书中对上下文切换的深入分析,也与中断处理紧密相关,它解释了在中断发生或任务切换时,CPU 如何保存和恢复寄存器、程序计数器等关键信息,以保证程序的正确执行。这种从底层原理出发的讲解,让我对操作系统的响应速度和效率有了更深刻的认识,也让我明白了许多看似神奇的功能,背后都有着精密的工程设计。

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《Operating System Concepts》在对网络协议栈的讲解上,给我留下了深刻的印象。虽然它并非一本专门的网络书籍,但它却能够从操作系统的角度,清晰地阐述 TCP/IP 等核心网络协议的工作原理。书中对套接字 (sockets) 接口的介绍,以及它如何连接用户空间的应用程序和底层的网络硬件,让我对网络编程有了更直观的认识。它详细解释了 TCP 的三次握手和四次挥手过程,以及如何通过滑动窗口和拥塞控制算法来保证数据传输的可靠性和效率。同样,对 UDP 的讲解,也突出了其面向无连接的特性以及在某些场景下的优势。我尤其喜欢书中关于网络 I/O 的处理方式,如阻塞 I/O、非阻塞 I/O、I/O 多路复用 (select/poll/epoll) 等,这些技术在构建高性能的网络服务器中至关重要。这本书的介绍,让我能够更好地理解网络通信是如何在操作系统层面实现的,以及如何优化网络应用程序的性能。

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《Operating System Concepts》在对虚拟化技术的介绍上,可以说是相当详尽且富有洞察力。我一直对虚拟化技术很感兴趣,但常常觉得市面上的资料要么过于浅显,要么过于偏重某个特定产品。这本书则从操作系统的底层原理出发,深入剖析了虚拟化是如何实现的,包括全虚拟化、半虚拟化和硬件辅助虚拟化等不同模式。它详细解释了虚拟机监视器 (VMM) 的作用,以及它如何管理和隔离物理资源,使得多个操作系统能够共存于同一硬件之上。我尤其对书中关于 CPU 虚拟化和 I/O 虚拟化的讲解印象深刻,它揭示了 VMM 是如何通过 Trap-and-Emulate 或直接执行等方式,来模拟硬件,从而让 guest 操作系统能够无缝运行。这让我对云计算、服务器 consolidation 等现代IT基础设施的底层技术有了更深刻的理解。同时,书中还提及了容器化技术,如 Docker,并将其与传统虚拟化进行了对比,分析了它们各自的优势和适用场景,这进一步拓宽了我对操作系统抽象层级的认知。

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在《Operating System Concepts》中,对实时操作系统的阐述,为我打开了新的视角。我之前对实时系统的概念,常常停留在“快速响应”的模糊理解上,但这本书则通过对硬实时和软实时的区分,以及对截止时间、优先级反转等关键问题的深入分析,让我对实时系统的要求有了更清晰的认识。例如,书中对周期性任务和非周期性任务的调度策略,以及如何通过 Rate Monotonic Scheduling (RMS) 和 Earliest Deadline First (EDF) 等算法来保证实时性,都让我印象深刻。更重要的是,它还探讨了如何在存在干扰的情况下,保证实时系统的可靠性,这对于设计那些对时间要求极高的嵌入式系统和工业控制系统至关重要。此外,书中对电源管理策略的讲解也颇具启发性,在移动设备和节能型计算环境中,如何通过 CPU 频率调整、休眠模式等技术来平衡性能和功耗,这本书都提供了深入的见解。它让我认识到,一个优秀的操作系统,不仅要追求效率,更要考虑资源的合理利用和系统的可持续性。

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阅读《Operating System Concepts》的过程中,我对 CPU 调度算法有了全新的认识。过去,我对各种调度算法的理解仅停留在名称和简单的描述上,而这本书则通过详细的数学模型和性能指标,如周转时间、等待时间、响应时间等,清晰地量化了不同调度算法的优劣。例如,它对优先级调度算法的讲解,就不仅仅是告诉我们如何根据优先级来选择进程,更深入地分析了当系统中存在低优先级进程被长期饿死的情况,并提出了“老化”机制来解决这个问题。同样,对于多级反馈队列调度,书中更是通过图示和实例,生动地描绘了进程如何在不同的队列之间转移,以及如何根据进程的执行情况动态调整其优先级。这让我深刻理解了如何在保证系统吞 দক্ষতা的同时,兼顾到进程的响应速度和公平性。此外,书中对同步与互斥机制的阐述也极其详尽,信号量、管程、锁等概念,它都通过清晰的解释和精妙的代码示例,让我理解了它们在解决并发访问共享资源时的关键作用。这本书的严谨性和深度,让我对操作系统内部的精妙设计赞叹不已。

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《Operating System Concepts》在对内核设计模式和组件交互的剖析上,展现了其非凡的深度。它不仅仅是介绍各个模块的功能,更重要的是阐述了它们之间的协作关系以及内核的整体架构。例如,书中对宏内核 (Monolithic Kernel) 和微内核 (Microkernel) 架构的对比分析,就让我看到了不同的设计哲学所带来的性能和可伸缩性上的权衡。它详细解释了微内核如何在用户空间提供服务,以及它与传统的宏内核在通信机制和模块耦合度上的差异。我尤其欣赏书中关于系统调用的讲解,它清楚地描绘了用户程序如何通过系统调用请求内核服务,以及内核如何处理这些请求,并返回结果。这种清晰的接口定义和模块化设计,是构建稳定、可维护操作系统的关键。此外,书中还对设备驱动程序的编写和管理进行了讨论,这让我看到了操作系统如何与硬件进行交互,以及如何通过标准化的接口来支持各种不同的硬件设备。这本书让我对操作系统作为一个复杂软件系统的内部运作有了更宏观和细致的理解。

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这本《Operating System Concepts》绝对是我近期读过的最引人入胜的计算机科学书籍之一,即便是在我这个对操作系统并非初学者的读者眼中,它依然展现出了非凡的魅力。它并没有像我之前读过的某些教材那样,一开始就堆砌大量枯燥的术语和晦涩的概念,而是巧妙地将抽象的理论融入到生动形象的讲解之中。例如,书中对进程管理的剖析,不仅仅是罗列了创建、终止、切换等基本操作,更是深入浅出地解释了为什么需要进程,进程之间的通信机制是如何工作的,以及如何在多任务环境下保证公平性和效率。我尤其喜欢它关于线程模型的部分,它清晰地阐述了用户级线程和内核级线程的区别,以及它们在性能和管理上的权衡,这让我对现代操作系统的并发处理能力有了更深刻的认识。此外,书中对内存管理部分的阐述也极具启发性,虚拟内存、分页、分段等概念,它都通过类比和图示,将它们在逻辑上的关联和实际的运行机制清晰地展现出来,让我不再对那些曾经困扰我的内存问题感到困惑。总而言之,这本书不仅仅是知识的传递,更是一种思维方式的引导,它让我学会了如何从更宏观、更深入的角度去理解操作系统的运行原理。

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我不得不说,《Operating System Concepts》在讲解死锁这一经典难题时,其深入的分析让我大开眼界。许多书籍只是简单地提及了死锁的四个必要条件,然后给出几种避免或解决的方法,但这本书则通过详细的案例和算法,如资源分配图、银行家算法等,逐步引导读者理解死锁产生的根源以及如何有效地防止和检测。我尤其欣赏它对银行家算法的详细阐释,它不仅仅是展示了算法本身,更是解释了其背后的逻辑,即如何在分配资源时保持系统的安全状态。这对于我理解如何设计一个能够避免死锁的操作系统起到了至关重要的作用。此外,书中的文件系统部分也给我留下了深刻的印象,它不仅仅是介绍了几种不同的文件系统结构,比如FAT、NTFS等,更重要的是它解释了文件系统的设计目标,如数据持久化、高效访问、以及如何通过目录结构和文件索引来组织和管理海量数据。对磁盘调度算法的深入探讨,比如FCFS、SSTF、SCAN等,以及它们在实际应用中的优劣势分析,也让我对操作系统的 I/O 管理有了更全面的认识。这本书的讲解方式,总是能把复杂的问题分解成易于理解的部分,让我感觉学习的过程充满了乐趣和成就感。

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书很好啊 全是基本概念 啰嗦了点 但挺细的 感觉不错。。

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入门经典

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讲的挺细,但是就算看得最新版,好多内容现在看也已经过时了。这么多年回炉重造这门课,被教授虐的死去活来才得个A-,真气。

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这本书比较系统地介绍了操作系统的各个模块,包括进程、CPU调度,内存管理、进程通信等。书着重介绍整体架构设计以及部分经典方法。

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讲的挺细,但是就算看得最新版,好多内容现在看也已经过时了。这么多年回炉重造这门课,被教授虐的死去活来才得个A-,真气。

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