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出版者:清华大学出版社

作者:张丽芬刘利雄王全玉

出品人:

页数:287

译者:

出版时间:2006-3

价格:25.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787302124184

丛书系列:

图书标签:

• 好
• 操作系统
• 实验
• 教程
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• 高等教育
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• Linux
• Windows
• 实验指导
• 代码实现

《深入理解计算机系统》 本书以“数据、抽象、指令、通信、存储、性能”为核心主线，系统地阐述了计算机系统中的关键概念和技术。它不仅仅是关于操作系统的原理，更深入地剖析了计算机系统如何工作的方方面面，为读者构建一个完整的计算机科学知识体系。 第一部分：数字、程序与信息 信息如何表示？ 本部分将带领读者探索计算机内部的数字表示。从最基本的二进制位（bit）开始，深入到整数、浮点数等数据类型的编码方式，以及它们在计算机内存中的存储和处理。你将理解为什么计算机能够存储和操作如此丰富多样的信息，以及这些表示方式背后的数学原理。 程序如何执行？ 读者将学习计算机程序是如何从文本代码转化为机器能够理解和执行的指令序列的。这包括编译、链接等过程，以及处理器如何逐条执行这些指令。我们将揭示处理器的工作原理，理解指令集架构（ISA）的作用，以及代码在CPU上如何运行。 程序的抽象： 程序是怎样利用抽象来简化复杂性的？本部分将探讨高级语言到机器语言的转换，以及各种抽象层次（如函数、数据结构、操作系统接口）如何在程序设计中发挥作用。理解抽象的机制，是编写高效、可维护代码的关键。 第二部分：硬件中的抽象 指令集架构（ISA）： 深入理解处理器的指令集，这是硬件和软件之间的接口。读者将了解不同类型的指令、寻址模式以及指令流水线等概念，从而窥探处理器内部的工作机制。 处理器设计： 探索CPU是如何设计和工作的。从逻辑门到更复杂的流水线技术，我们将揭示现代处理器如何通过并行处理和优化来提高执行速度。 内存层级结构： 计算机的内存并非铁板一块。本部分将详细介绍寄存器、缓存（Cache）、主内存（RAM）和二级存储（如硬盘）构成的内存层级结构。理解缓存的工作原理和内存访问的局部性原理，对于优化程序性能至关重要。 虚拟内存： 操作系统如何为每个程序提供一个独立的、巨大的地址空间？我们将深入探讨虚拟内存的概念，包括页表、缺页中断等机制，以及它们如何实现内存隔离和高效的内存管理。 第三部分：通信与并发 网络通信： 计算机之间如何进行信息交换？本部分将介绍网络协议栈，从底层物理连接到应用层协议（如HTTP、TCP/IP），全面讲解网络通信的原理和实现。读者将了解数据包如何在网络中传输，以及客户端-服务器模型的工作方式。 并发与并行： 现代计算机系统中，多任务和多线程是常态。本部分将深入探讨并发编程的概念，包括进程、线程、共享数据、锁、信号量等同步机制。理解并发带来的挑战和解决方案，是编写健壮的多任务程序的关键。 系统级I/O： 应用程序如何与外部设备进行交互？我们将探讨文件I/O、设备驱动程序以及系统调用等机制，理解应用程序如何通过操作系统接口来访问和控制硬件资源。 第四部分：性能分析与优化 性能度量： 如何科学地衡量程序的性能？本部分将介绍各种性能度量指标，如吞吐量、延迟等，以及如何使用性能分析工具来识别程序的瓶颈。 性能优化技术： 基于对计算机系统工作原理的深刻理解，读者将学习各种性能优化策略，包括算法优化、数据结构选择、缓存优化、并发优化等。本书将引导读者从系统层面思考如何让程序运行得更快、更高效。 贯穿全书的理念： 《深入理解计算机系统》不仅仅传授知识，更强调“自底向上”的学习方法。它鼓励读者从硬件层面理解软件的运行，从底层原理推导上层应用。通过大量的实例和思考题，读者能够亲手实践，加深理解。本书旨在培养读者成为一名真正理解计算机系统本质的开发者，而非仅仅停留在API的使用层面。它为计算机科学领域的学生、研究人员以及任何希望深入了解计算机系统工作原理的工程师提供了一本不可或缺的参考书。

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这本书的语言风格非常务实和直接，没有太多华而不实的辞藻，每一句话都像是在直击核心问题。我尤其喜欢它在处理错误和异常处理那一块的讲解方式。很多教材对这一部分往往一笔带过，但在实际的系统开发中，这恰恰是区分健壮性和脆弱性的关键。书中详细剖析了内核如何捕获和处理各种陷阱（traps），以及用户态程序如何通过信号量机制对这些事件做出反应。书中的很多例子都带有强烈的“实战”气息，仿佛作者就是一位经验丰富的系统工程师在手把手教导我们如何避免那些经典的“坑”。阅读过程中，我经常有一种“原来如此”的顿悟感，它帮你把零散的知识点串联成一个有逻辑的整体，让你对系统故障排除也能建立起一套系统性的思维框架。这本书真正体现了“授人以渔”的教育理念。

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这本书的作者在组织内容上显然是下了大功夫的，它不是那种堆砌知识点的教材，而是真正构建了一个由浅入深的知识体系。我特别欣赏它在I/O系统那一章的处理方式。它没有仅仅停留在理论层面介绍中断和轮询的区别，而是详细展示了如何通过编写简单的驱动程序框架来亲身体验这些机制在实际工作中的效率差异。这种“做中学”的理念贯穿始终，让人感觉自己不是在被动接收知识，而是在主动构建自己的操作系统理解模型。而且，排版设计也极其用心，关键代码片段都有高亮显示，注释详尽到几乎不需要额外参考资料就能理解其意图。我记得之前看别的书时，光是理解一个复杂的系统调用流程就要查阅好几份手册，但这本书里，流程图和伪代码的配合简直是神来之笔，极大地节省了我的学习时间。对于想要深入理解现代操作系统如何运作的读者来说，这本书绝对是不可多得的宝藏。

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哇，这本书的封面设计真是让人眼前一亮，那种深沉的蓝色调配上简洁的字体，立刻就给我一种专业而又亲切的感觉。我本来还在为如何系统地学习底层操作系统原理而发愁，没想到一翻开目录，就感觉像是找到了救星。书里对虚拟内存管理那块的讲解简直是深入浅出，即便是初学者也能很快抓住核心概念，而不是被一堆复杂的术语绕晕。特别是它用了很多生动的比喻来解释页表查找的过程，这比我之前看的几本教材要直观多了。而且，书中引用的实验案例都紧密结合了实际的Linux内核结构，这对我这种动手能力比较弱的人来说，简直是福音。我迫不及待地想跳到后面的并发控制那一章去，听说那里的同步机制讲解特别到位，希望能帮助我彻底搞懂死锁的预防和检测。总而言之，这本书的结构布局非常合理，从理论到实践的过渡非常自然流畅，让人读起来一点都不觉得枯燥，反而充满了探索的乐趣。

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这本书的价值不仅仅在于它包含了多少操作系统知识点，更在于它如何引导读者去思考这些知识点背后的设计哲学。比如，在讨论文件系统的设计时，它没有直接给出某种特定文件系统的实现细节，而是首先探讨了为什么需要日志（Journaling）机制，以及不同的数据一致性模型（如write-back与write-through）各自的优缺点。这种“溯本求源”的讲解方式，极大地提升了读者的抽象思维能力。读完前几章，我发现自己看其他软件的源码时，会不自觉地去分析它的内存管理策略或同步机制，这种思维模式的转变才是这本书最大的贡献。它不仅仅是一本工具书，更像是一本思维训练手册，帮助我们建立起审视复杂软件系统的独特视角。对于任何想成为资深软件架构师的人来说，这本书提供的底层洞察力是无价的。

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坦白说，我对技术书籍的评价总是比较挑剔，因为很多教材要么过于学术化，让人望而却步；要么过于偏重某一特定平台，适用范围太窄。但这本书的视野显然要开阔得多。它在讲解进程间通信（IPC）时，不仅覆盖了传统的管道和消息队列，还花了相当的篇幅去探讨共享内存和信号量的现代用法，甚至还触及了基于Socket的更高级通信方式。更值得称道的是，它似乎在刻意平衡理论的深度和实践的可操作性。你能在书里找到清晰的步骤指导，教你如何搭建一个最小化的实验环境，然后亲手编译和运行那些用来验证理论的简陋内核模块。这种亲手“弄脏双手”的体验，远比单纯阅读理论描述来得深刻和持久。这本书成功地架起了理论与工程之间的桥梁，让复杂的概念变得触手可及。

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