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出版者:

作者:时晓龙

出品人:

页数:332

译者:

出版时间:2002-6-1

价格:26.00元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787801349880

丛书系列:

图书标签:

• Windows XP
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数字时代的基石：现代操作系统深度解析 本书旨在为读者构建一个扎实、全面的现代操作系统理论与实践框架，深入探讨从内核设计到用户交互的各个层面。我们不会局限于某一特定商业发行版本，而是着眼于操作系统作为计算机科学核心领域的普遍原理与演进趋势。 第一部分：操作系统的本质与架构 本部分将带领读者穿透操作系统的神秘外壳，直达其核心机制。我们将用详尽的篇幅，剖析操作系统的基本职能，包括进程管理、内存管理、文件系统以及I/O控制，并对比不同设计哲学下的实现差异。 1.1 操作系统概念的演进与现代定义 从批处理到多任务： 追溯操作系统的发展脉络，理解分时系统、实时系统和分布式系统的核心区别。 核心模式与用户模式： 深入解析CPU特权级别的划分，以及系统调用（System Call）如何作为用户程序与内核交互的唯一安全通道。 微内核与宏内核架构对比： 详细分析两种主流内核设计范式的优劣。探讨模块化设计如何影响系统的可维护性、安全性和性能。我们将以L4和Linux为例，展示实际工程中的权衡取舍。 1.2 进程与线程管理 进程的生命周期与状态转换： 不仅仅是描述“就绪”、“运行”、“阻塞”，我们将深入探讨操作系统如何通过进程控制块（PCB）来维护进程的上下文信息，以及上下文切换（Context Switching）的开销与优化。 线程的并行性与并发性： 区分用户级线程和内核级线程，讨论M:N调度模型的复杂性。 进程间通信（IPC）机制的详尽分析： 覆盖共享内存、消息队列、信号量（Semaphores）和管道（Pipes）。特别关注如何利用这些机制实现复杂应用间的同步与数据交换，避免竞态条件（Race Conditions）。 1.3 CPU调度算法的精妙博弈 公平性与效率的平衡： 全面解析先来先服务（FCFS）、最短作业优先（SJF）、优先级调度以及轮转（Round Robin）算法的理论基础。 多级反馈队列（MLFQ）的自适应性： 深入研究MLFQ如何根据进程行为动态调整时间片和优先级，实现对交互式和计算密集型任务的有效混合调度。 实时系统的调度约束： 探讨硬实时与软实时系统的区别，并分析速率单调（Rate Monotonic, RM）和最早截止时间优先（Earliest Deadline First, EDF）算法在确保时间约束下的应用。 第二部分：内存的艺术：地址空间与虚拟化 内存管理是操作系统的核心挑战之一。本部分聚焦于如何高效、安全地管理有限的物理资源，为每个程序提供看似无限的私人空间。 2.1 虚拟内存系统的构建 分页（Paging）机制的实现细节： 详述页表（Page Table）的结构、多级页表的优势，以及TLB（Translation Lookaside Buffer）在加速地址翻译中的关键作用。 分段（Segmentation）与分段/分页混合模式： 分析分段如何服务于程序的逻辑结构，以及现代系统如何融合两者的优点。 内存保护与地址空间隔离： 解释虚拟地址到物理地址转换如何天然地为进程提供了隔离边界，以及权限位（Protection Bits）的管理。 2.2 缺页异常与页面置换策略 缺页（Page Fault）的处理流程： 详细分解操作系统内核处理一次缺页中断的完整流程，包括查找、分配和加载页面。 页面置换算法的深度剖析： 不仅限于FIFO和LRU，我们将深入探讨工作集模型、第二次机会算法（Second Chance）以及适应性算法（如LRA），评估它们在不同负载下的性能表现。 Thrashing（抖动）现象的识别与规避： 分析系统资源过度竞争导致性能急剧下降的原因，以及如何通过增粗工作集或限制并发进程数来缓解。 第三部分：持久化与同步：文件系统与I/O 本部分将探讨数据如何在断电后依然保持完整，以及操作系统如何高效地管理外部设备的数据流。 3.1 文件系统的组织与结构 逻辑结构与物理布局： 解析目录结构（如树形结构）的实现，以及数据块的分配策略（如连续分配、链式分配和索引分配）。 高性能文件系统的设计： 重点研究日志型文件系统（如ext4, NTFS的原理）如何通过事务日志确保数据一致性，并提升恢复速度。 i节点（Inode）机制的深度解析： 理解i节点如何存储文件的元数据，以及它在定位数据块中的核心作用。 3.2 磁盘调度与缓冲 I/O调度的目标与算法： 对比FCFS、SSTF、SCAN（电梯算法）和C-SCAN，分析它们如何最小化平均寻道时间和等待时间。 缓冲区管理与缓存一致性： 探讨操作系统如何使用内存缓冲区来优化对慢速存储设备的访问，以及如何处理多进程对同一缓存块的并发访问。 第四部分：并发控制与系统可靠性 操作系统是并发的舞台。本部分专注于确保多个并行执行流能够安全、正确地共享资源，避免死锁等灾难性后果。 4.1 互斥与同步 硬件支持的原子操作： 介绍Test-and-Set指令、Compare-and-Swap (CAS) 等硬件原语，它们是构建高效锁机制的基础。 经典同步工具的实践： 深入解析互斥锁（Mutex）、条件变量（Condition Variables）和屏障（Barriers）的正确使用场景和陷阱。 生产者-消费者问题的高级解决方案： 利用信号量和更复杂的同步结构，实现高效、无死锁的数据流。 4.2 死锁的预防、避免与检测 死锁的四大必要条件： 详细解释互斥、持有并等待、不可抢占和循环等待的含义。 银行家算法（Banker's Algorithm）的原理推导： 讲解该算法如何通过“安全状态”的概念来动态地避免死锁的发生。 死锁检测与恢复策略： 当死锁不可避免时，操作系统应采取哪些措施（如进程终止或资源回滚）来解除僵局。 本书的独特价值在于，它提供了一个跨越特定产品版本的、关于操作系统设计哲学和底层机制的全面视角，是深入理解现代计算系统架构的必备参考。

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这本书的结构安排简直是**教科书级别的典范**，它巧妙地将学习难度进行了分层，使得不同水平的读者都能找到自己的切入点。对于我这种已经使用该系统多年，但总感觉有些功能“用不明白”的用户来说，它后半部分的**“疑难解答与性能调校”**章节，简直是为我量身定制。其中关于**内存管理和虚拟内存设置**的讨论，深入剖析了系统在资源受限情况下如何进行调度，并给出了针对不同应用场景（比如图形设计对比文档处理）的**最佳内存分配建议**，这些建议的实操性极强。更让我惊喜的是，它对**第三方软件兼容性问题的处理**给出了非常前瞻性的指导。在那个时代，软件冲突和驱动不匹配是常有的烦恼，而书中系统地归纳了**常见冲突的模式**，并提供了一套**“排除法”的故障诊断流程**，这个流程的逻辑严密性，足以媲美专业的IT技术支持手册。阅读完这一部分，我感觉自己解决系统问题的信心和能力都得到了质的飞跃，不再是依赖网络搜索零散答案，而是有了一套完整的知识体系去应对突发状况。它的价值在于，它教会的不是解决某一个具体问题的方法，而是**解决一类问题的思维定势**。

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初次翻开这本厚厚的册子时，我其实是抱着一丝怀疑的态度的，毕竟市面上关于这类老牌操作系统的书籍汗牛充栋，大多只是对官方帮助文档的拙劣复述。然而，这本书很快就用其**深邃的洞察力**打破了我的偏见。它真正厉害的地方在于对系统底层逻辑的**“黑箱揭秘”**。举个例子，书中有一部分专门分析了系统启动过程中的**引导扇区和注册表的关键作用**，这对于想进行系统深度维护，甚至DIY（自己动手组装）电脑的用户来说，是极其宝贵的信息。作者没有满足于告诉你“点击哪里”，而是让你明白“点击后系统内部发生了什么”。这种从“是什么”到“为什么”的跨越，让我的技术视野一下子开阔了许多。特别是对于**多用户环境下的权限管理和组策略设置**的阐述，我过去经常因为权限问题搞得焦头烂额，但这本书提供了一套**逻辑清晰、循序渐进的解决方案框架**，让我能够理解不同用户账户间的微妙区别和相互制约关系。阅读过程中，我甚至发现了一些鲜为人知的**“隐藏功能”或“开发者选项”**的启用方法，这些都是我在其他任何教程中都未曾见过的干货。它不是一本简单的操作手册，更像是一本**系统架构的“导览图”**，引导着读者从一个普通使用者蜕变为一个能掌控系统的“架构师”。

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我必须强调这本书在**“实用工具整合”**方面的出色表现。很多同类书籍只是简单提到了系统自带的小工具，但这本书却是把它们的使用价值挖掘到了极致。例如，对于**磁盘碎片整理和系统还原点**的讲解，不仅仅是教会你怎么操作，还深入分析了在何种磁盘状态下进行整理效率最高，以及**还原点机制的底层原理**，确保读者能最大化地利用这些工具来保护数据安全。它甚至详细介绍了一些**命令行工具（如`ipconfig`、`netstat`的高级用法）**，并且贴心地为每一个命令参数都做了详尽的解释，这极大地拓宽了我的操作边界。对我而言，这本书最吸引我的地方在于它对**“效率流”操作的推崇**。书中对**快捷键的系统性梳理和场景化应用**的介绍，简直是一场效率革命。它不是简单地罗列快捷键，而是将它们融入到日常工作流中进行讲解，比如，如何通过组合键快速切换焦点、如何用键盘实现资源管理器的快速导航等。这些细节的积累，最终汇聚成了**整体操作速度的显著提升**，让人感觉鼠标的使用频率都降低了不少。这是一本真正注重**“人机交互效率”**的书籍，而不是停留在表面功夫的入门指南。

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这本操作系统学习资料的排版真是让人眼前一亮，那种**经典与实用的完美结合**，读起来让人感觉非常舒服。书中的图例清晰得如同手把手教学，即便是对计算机操作一窍不通的新手，也能毫无障碍地跟上节奏。我记得我当时对“文件与文件夹管理”那一块一直比较头疼，总觉得系统自带的资源管理器操作起来不够直观，但是这本书里针对性的讲解，不仅把基本概念掰开了揉碎了讲，还专门开辟了一个章节，详尽地介绍了如何利用**高级搜索技巧和自定义视图**来极大地提高文件检索效率。更值得称赞的是，它并没有止步于基础操作的罗列，而是深入探讨了一些**资源优化的小技巧**，比如如何合理设置系统缓存、清理不必要的启动项，这些内容对于我这种老机器用户来说，简直是雪中送炭。阅读体验上，作者的叙事口吻非常**亲切和鼓励性**，不像有些技术书籍那样冷冰冰的指令堆砌，读起来完全没有压力，仿佛邻家高手在耳边低语传授宝贵经验。特别是关于系统安全与备份策略那部分，它用非常**生动的生活化比喻**解释了病毒和恶意软件的原理，让人一下子就明白了预防的重要性，而不是简单地丢出几个技术术语。总之，它成功地将一个看似枯燥的技术主题，打造成了一场轻松愉快的学习旅程，对于想稳扎稳打建立起扎实操作基础的读者来说，这本书绝对是案头必备的“武功秘籍”。

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从**历史视角和技术演进**的角度来看，这本书提供了一种非常独特的阅读体验。它并没有把这个操作系统当作一个孤立的产品来介绍，而是巧妙地穿插了一些关于其**设计哲学和历史背景的讨论**。这种宏观的叙事方式，让读者在学习具体操作的同时，也能理解为什么某些功能会这样设计，这对于理解软件设计的**长期稳定性和兼容性**至关重要。我特别欣赏其中关于**“系统资源回收机制”**的深入分析，它解释了为什么在某些情况下，系统看似稳定，但性能却在缓慢下降，并提供了如何通过**细致的系统日志分析**来定位“资源泄漏点”的实操步骤。这种**深入底层的诊断能力**，是很多停留在应用层面的书籍所不具备的。此外，书中对**多媒体支持和网络配置**的讲解，也体现出超越当时主流认知的**前瞻性**。它讨论了如何构建一个**简易的局域网共享环境**，并对网络协议的基本概念进行了高度提炼的讲解，这使得即便是后来转向更复杂网络环境的学习者，也能迅速找到知识的锚点。总而言之，这本书的价值在于它提供了一个**扎实、全面且具有深度思考的知识体系**，让读者不仅学会了“如何用”，更理解了“为何这样用”。

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