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出版者:清华大学

作者:张尧学

出品人:

页数:148

译者:

出版时间:2000-8-1

价格:11.00

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787302040040

丛书系列:

图书标签:

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《深入理解现代操作系统》 本书旨在为读者提供一个全面且深入的视角，去探索现代操作系统核心概念和工作原理。我们不局限于传统的理论讲解，而是通过生动详实的案例分析和对实际系统细节的剖析，引导读者理解操作系统如何在复杂多变的计算环境中高效、稳定地运行。 第一部分：操作系统的基石——进程与线程管理 我们将从操作系统最基础也最关键的“进程”概念入手。读者将了解到进程是如何被创建、管理和终止的，以及其生命周期中的各个状态。重点将放在CPU调度算法上，我们会详细讲解多种调度策略，如先到先服务（FCFS）、最短作业优先（SJF）、优先级调度、轮转调度（Round Robin）以及多级反馈队列调度，并分析它们在不同场景下的优缺点和性能影响。 紧接着，我们将深入探讨“线程”的概念，区分进程与线程的差异，并解释多线程编程的优势与挑战。我们将详细阐述线程的创建、同步与通信机制，包括互斥锁（Mutex）、信号量（Semaphore）、条件变量（Condition Variable）以及死锁的产生原因、检测和避免策略。通过实际的并发编程示例，读者将掌握如何在多核环境中有效地利用线程来提升程序性能。 第二部分：内存管理的智慧——从虚拟到物理 内存是计算机宝贵的资源，本书将细致地讲解操作系统如何进行高效的内存管理。我们将从物理内存和逻辑内存的概念开始，然后重点介绍虚拟内存技术。读者将深入理解分页（Paging）和分段（Segmentation）机制，以及它们如何通过页表（Page Table）和段表（Segment Table）将逻辑地址映射到物理地址。 页面置换算法是虚拟内存的核心，我们将详尽介绍先进先出（FIFO）、最近最少使用（LRU）、最佳页面置换（Optimal）以及时钟（Clock）页面置换算法，并分析它们的性能特点。此外，我们还会探讨缺页中断（Page Fault）的处理流程，以及内存分配策略，如首次适应、最佳适应和最坏适应等。通过对这些机制的理解，读者将能够认识到操作系统如何在有限的物理内存上支持大量的并发程序。 第三部分：并发与同步的艺术——共享资源的保护 在多任务操作系统中，多个进程或线程可能需要共享同一资源，这就带来了并发和同步的问题。本部分将深入探讨这一挑战，并介绍多种行之有效的解决方案。我们将详细讲解如何利用锁（Locks）、信号量（Semaphores）和条件变量（Condition Variables）来保护共享数据，防止竞态条件（Race Conditions）的发生。 我们将深入分析死锁（Deadlock）的四个必要条件：互斥（Mutual Exclusion）、持有并等待（Hold and Wait）、不可剥夺（No Preemption）和循环等待（Circular Wait）。读者将学习到多种死锁预防、避免和检测的方法，例如银行家算法（Banker's Algorithm）以及资源分配图（Resource Allocation Graph）。通过理解这些概念，读者将能够设计出健壮的并发程序，有效避免和处理死锁问题。 第四部分：文件系统的奥秘——数据的组织与访问 文件系统是操作系统管理数据存储的核心。本书将全面介绍文件系统的基本概念，包括文件（File）、目录（Directory）和文件系统结构。我们将深入讲解文件的组织方式，如连续分配（Contiguous Allocation）、链式分配（Linked Allocation）和索引分配（Indexed Allocation），并分析它们各自的优缺点。 读者将学习到文件系统中文件访问方法的不同模式，如顺序访问（Sequential Access）和直接访问（Direct Access）。此外，我们还将深入探讨文件系统的实现细节，包括文件分配表（FAT）、inode结构以及目录的实现方式。我们还将介绍文件系统的性能优化技术，如缓冲（Buffering）、缓存（Caching）和日志（Journaling），以及数据的一致性和持久性如何得到保证。 第五部分：输入输出（I/O）系统的现代化——高效而可靠的交互 输入输出（I/O）是操作系统与外部设备交互的关键。本部分将详细讲解I/O系统的组织和工作原理。我们将从I/O硬件的组成开始，介绍各种常见的I/O设备，如硬盘驱动器、键盘、显示器和网络接口。 读者将深入理解I/O控制器（I/O Controllers）的作用，以及它们如何通过DMA（Direct Memory Access）技术实现CPU与设备之间的异步传输。我们还会探讨I/O软件的层次结构，包括设备驱动程序（Device Drivers）、用户空间的I/O库以及内核空间的I/O子系统。我们将重点介绍I/O调度算法，如先到先服务（FCFS）、最短寻道时间优先（SSTF）、扫描（SCAN）和电梯（Elevator）算法，以及它们如何优化磁盘I/O性能。最后，我们将探讨中断（Interrupts）在I/O处理中的作用，以及如何实现高效可靠的设备交互。 第六部分：分布式与网络操作系统的挑战 随着计算环境的日益复杂，分布式和网络操作系统变得尤为重要。本部分将引导读者探索这些高级主题。我们将讨论分布式系统的基本概念，包括分布式文件系统、分布式共享内存和分布式事务。 读者将了解网络操作系统的基本协议栈，如TCP/IP模型，以及客户端-服务器（Client-Server）和对等（Peer-to-Peer）的网络架构。我们还将探讨分布式系统中的一致性问题、容错机制以及安全性挑战。通过本部分的学习，读者将对现代计算环境的复杂性和操作系统的演进方向有一个更清晰的认识。 本书不仅仅是理论知识的堆砌，更注重培养读者的分析能力和解决问题的能力。通过结合丰富的示例和深入的剖析，我们希望读者能够真正理解现代操作系统的精髓，并将其应用于实际的软件开发和系统管理中。

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总的来说，这本书在内容深度和广度上都给我留下了深刻的印象。虽然我还没有深入到每一个细节，但从我目前浏览的章节来看，它对操作系统的各个核心模块都有比较全面的介绍，并且能够触及到一些更深层次的原理和设计思想。我能够感受到作者在编写这本书时，是真正地站在读者的角度去思考，力求将复杂的知识点讲清楚、讲透彻。书中的一些讨论，不仅仅是陈述事实，更是对不同设计方案的权衡和取舍进行了分析，这让我能够了解到，为什么操作系统会以现有的方式设计，以及其中蕴含的智慧。我期待在后续的学习中，能够进一步挖掘它在系统调用、并发控制、死锁处理等方面的精彩内容。它给我的感觉，不仅仅是一本教材，更像是一位经验丰富的工程师，在向你传授宝贵的实战经验和深刻的洞察力。

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这本书在排版和图示方面，也给了我很大的惊喜。我一直觉得，对于像操作系统这样偏向于底层原理的学科，清晰的图示是多么重要，而这本书在这方面做得相当出色。书中的各种流程图、时序图、结构图，都绘制得非常清晰、规范，并且与文字描述完美结合，相得益彰。我常常会先看图，再结合文字，这样的学习方式效率极高，能够迅速抓住核心逻辑。而且，图示的颜色搭配也很舒服，不会显得刺眼，让人可以长时间地专注阅读。我尤其喜欢书中那些将抽象概念具象化的插图，它们让冰冷的代码和复杂的算法变得生动起来，大大降低了我的理解门槛。我之前看过的某些书，图示少得可怜，或者画得模糊不清，让人看了反而更加困惑，但这本书在这方面确实下了真功夫，每一张图都好像经过精心设计，并且恰到好处地出现在最需要它们的地方。

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这本书的封面设计我一直很喜欢，那种深邃的蓝色背景，配上简洁的白色字体，透露着一种严谨和专业的气息，让人一眼就能感受到它是一本技术类书籍，但又不会显得过于枯燥。拿到手上沉甸甸的，纸张的质感也相当不错，翻阅时没有那种廉价的纸张带来的涩涩的感觉，而是有一种恰到好处的顺滑。我当初选择它，很大程度上是被这个外表所吸引，总觉得一本好的书，从封面设计到装帧印刷，都应该体现出作者和出版社的用心。翻开目录，虽然内容我还没有深入阅读，但仅仅是看到那些章节标题，比如“进程管理”、“内存管理”、“文件系统”等等，就能勾勒出一个完整的操作系统框架，这让我对接下来的学习充满期待。我一直觉得，一个好的教程，首先要在形式上给读者留下一个好印象，毕竟“见字如面”这句话用在书本上也是适用的。这种精心设计的封面，就像一个友好的引子，让我愿意花更多的时间去了解它所承载的知识。我尤其喜欢封面上的那几个小图标，虽然我还不清楚它们具体代表什么，但它们为整体设计增添了几分灵动感，打破了纯粹技术书籍可能带来的沉闷。总的来说，这本书在外观和触感上都给了我一个非常好的第一印象，这对我来说，是开启一段知识探索旅程的良好开端。

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这本书的编排结构给我留下了深刻的印象，即便我还没有完全消化其中的每一个概念，但整体的逻辑脉络已经清晰地呈现在我眼前。从最基础的硬件交互，到复杂的进程调度和资源分配，章节之间的过渡非常自然，仿佛一条清晰的河流，循序渐进地将我引向知识的海洋深处。我注意到书中很多概念的引入都相当有条理，例如在讲解某个核心概念之前，会先铺垫相关的背景知识，或者用一个生动的比喻来帮助理解。这种“由浅入深”的学习方式，对于我这种初学者来说，简直是福音。而且，很多章节后面都配有思考题或者小练习，这不仅仅是为了检验学习成果，更重要的是引导读者去主动思考，去联系实际，而不是被动地接受信息。我特别欣赏的是，它似乎并没有急于求成，而是花了相当多的篇幅去解释“为什么”，而不是仅仅告诉我们“是什么”。这种对原理的深入剖析，让我觉得它不仅仅是一本“教程”，更像是一本“思想的启迪者”。我喜欢这种慢节奏但扎实的感觉，它让我觉得我不是在死记硬背，而是在真正理解操作系统是如何工作的。

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这本书的语言风格，我个人觉得非常接地气，没有那种高高在上的学究气，也没有过于晦涩的技术术语堆砌。作者似乎很懂得如何用通俗易懂的语言来解释复杂的原理，我经常在阅读过程中会心一笑，因为书中用到的一些类比或者比喻，简直太贴切了，一下子就把我脑海中模糊的概念给具象化了。我之前接触过一些技术书籍，有些实在是太过于学院派了，看得我云里雾里，但这本书就不一样，它更像是一位经验丰富的老师，坐在你旁边，耐心地给你讲解，让你觉得一切都是那么顺理成章。我特别喜欢书中一些小小的“提示”或者“注意”的部分，它们往往能点出一些容易被忽视的关键点，或者提醒读者要注意的陷阱，这些细节的设计，真的体现了作者的良苦用心。有时候，一句话的巧妙点拨，就能让我茅塞顿开，理解一个困扰我许久的问题。这种“润物细无声”的引导方式，让我觉得学习过程本身也变得轻松愉快起来，而不是一种负担。

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