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出版者:兵器工业出版社

作者:刘福岩

出品人:

页数:249

译者:

出版时间:2006-9

价格:28.00元

装帧:

isbn号码:9787801721785

丛书系列:

图书标签:

• 操作系统
• 计算机科学
• 计算机系统
• 内核
• 进程管理
• 内存管理
• 文件系统
• 并发
• 同步
• 虚拟化

《计算机操作系统》是一本深入探讨计算机核心运行机制的经典著作，它全面而细致地阐述了现代操作系统所涉及的关键概念、设计原理以及实现技术。本书的编写旨在为读者提供一个坚实的理论基础，使其能够深刻理解计算机硬件资源是如何被有效地管理和分配的，以及应用程序如何在操作系统之上稳定、高效地运行。 本书首先从操作系统的基本概念入手，介绍了操作系统的定义、功能以及其在计算机系统结构中的地位。读者将了解到操作系统作为用户与硬件之间的接口，是如何屏蔽底层硬件的复杂性，提供一个友好、一致的编程环境。接着，本书将重点介绍进程管理，这是操作系统的核心职能之一。详细讲解了进程的概念、状态转换、进程控制块（PCB）的作用，以及多道程序设计、分时系统等概念的演进。进程的创建、终止、进程通信（IPC）以及线程的概念和管理，包括用户级线程和内核级线程的区别和优势，都会被深入剖析。 在CPU调度方面，本书详细介绍了各种CPU调度算法，如先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）、优先级调度、循环赛（Round Robin）调度以及多级反馈队列调度等。对于每种算法，都会阐述其工作原理、优缺点以及适用场景，并提供相应的例子进行说明，帮助读者理解如何优化CPU利用率，提高系统吞酤。 内存管理是操作系统的另一项重要功能。本书将深入探讨内存管理的各种技术，包括连续分配和非连续分配。连续分配方式包括固定分区和可变分区，并分析了其可能带来的内存碎片问题。随后，重点介绍非连续分配方式，如分页（Paging）和分段（Segmentation）。分页机制将逻辑地址空间划分为固定大小的页框，物理内存划分为同样大小的页，通过页表进行地址映射，有效地解决了内存碎片问题。分段机制则将程序按照逻辑结构划分为段，每个段有自己的基地址和长度，便于程序员理解和管理。此外，还会讲解页式和段式结合的混合管理方式，以及虚拟内存（Virtual Memory）的概念。虚拟内存通过请求分页（Demand Paging）和页面置换算法（Page Replacement Algorithms），如FIFO、LRU、OPT等，将程序运行时所需的内存大小扩展到物理内存容量之上，极大地提高了内存利用率和程序运行的灵活性。 文件系统是操作系统为用户提供的一种管理和存储数据的方式。本书将详细介绍文件系统的结构，包括文件、目录、文件系统类型（如FAT、NTFS、Unix文件系统等）以及文件系统的实现技术。讲解了文件的命名、创建、删除、读写等操作，以及目录的组织结构（如单层目录、两层目录、树形目录等）。还会涉及文件系统的性能优化，如文件缓存、目录结构优化等。 I/O管理是操作系统处理输入输出设备的关键部分。本书将讲解I/O系统的组成，包括硬件和软件两部分。详细介绍I/O控制器的作用，以及如何通过设备驱动程序实现对设备的访问。还会探讨I/O通道、DMA（Direct Memory Access）等技术，以提高I/O效率。磁盘调度算法，如FCFS、SSTF、SCAN、C-SCAN等，将进行深入分析，以最小化寻道时间，提高磁盘访问速度。 死锁是多进程环境下必须解决的问题。本书将深入分析死锁产生的四个必要条件（互斥、占有并等待、非抢占、循环等待），并介绍死锁的预防、避免、检测和解除等策略。银行家算法（Banker's Algorithm）作为死锁避免的经典算法，将进行详细讲解。 最后，本书还将触及一些高级主题，如操作系统安全，包括访问控制、认证、加密等方面的基本概念；分布式操作系统，介绍其特点、挑战和实现技术；以及操作系统的性能评估和优化。 总而言之，《计算机操作系统》为读者提供了关于操作系统最全面、最深入的知识体系，从最基础的进程管理到复杂的内存管理，再到文件系统和I/O管理，以及关键的死锁问题，本书都进行了详尽的阐述。通过学习本书，读者能够构建起对计算机系统运作方式的深刻理解，为进一步学习计算机体系结构、编译原理、计算机网络等相关领域奠定坚实的基础。

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这本书，初翻开的时候，我本来是带着点教科书的刻板印象的，毕竟“计算机操作系统”这个名字听起来就挺枯燥的。但深入阅读后，才发现它远不止是概念的堆砌。作者在讲解进程调度和内存管理这些核心部分时，那种抽丝剥茧的细致程度，简直就像一位经验丰富的工程师在手把手教你拆解一台精密机械。尤其对虚拟内存机制的阐述，他没有停留在理论层面，而是用了很多具体的案例，描述了操作系统如何在物理内存的限制下，为上百个程序创造出“无限”空间的幻觉，这种描述的生动性，让我这个过去觉得这部分内容晦涩难懂的人，都能在脑海中勾勒出页面置换算法如何紧张有序地工作的画面。更让我印象深刻的是关于文件系统的设计哲学，不仅仅是讲解了FAT、NTFS这些具体实现，更是深入探讨了不同设计背后的权衡——性能与可靠性、简单性与功能性的取舍。读完这部分，我才真正理解，操作系统内核的设计，本质上是一系列艺术性的妥协与决策。

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这本《计算机操作系统》给我的感觉，更像是一部系统架构的史诗。它没有一味地追求最新的技术名词，反而将重点放在了那些经过时间考验的经典原理上。例如，在并发控制那一章，作者对经典的“读者-写者问题”的各种解决方案的分析，简直可以拿来当做算法设计模式的范本。他不仅展示了如何使用信号量来解决同步问题，还细致地对比了不同方案在死锁预防和饥饿问题上的表现差异。这种对比分析，非常锻炼读者的批判性思维。我尤其欣赏的是，作者在讲解这些底层机制时，总能适当地引入一些历史背景，比如早期分时系统的局限性是如何催生了现代的抢占式多任务处理的。这种宏大的叙事视角，让操作系统不再是孤立的技术点，而是整个计算技术发展长河中的一个关键节点，极大地提升了阅读的趣味性和知识的深度。

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说实话，我买这本书原本是抱着应付考试的心态，没想到它在系统性能调优这块的内容，简直就是一本实战手册。很多教材只告诉你“什么是上下文切换”，但这书却详细解释了硬件支持（如特权级转换）如何影响上下文切换的开销，以及内核如何通过减少不必要的切换来优化整体吞吐量。对于I/O子系统的讲解，更是点睛之笔。它没有停留在简单的中断处理上，而是深入探讨了DMA（直接内存访问）的原理，以及现代操作系统如何利用异步I/O模型来避免CPU被繁琐的数据搬运任务阻塞。我尝试着将书中的几个关于缓存一致性和内存屏障（Memory Barrier）的示例代码在虚拟机上跑了跑，那种对底层硬件交互的微观理解，是单纯看API文档永远无法获得的。这本书真正教会我的，是如何像一个底层架构师那样思考资源分配和效率瓶颈。

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作为一本关于操作系统的书，它最难能可贵的一点是，它没有陷入某种特定操作系统的窠臼，而是保持了一种高度的通用性和前瞻性。我在阅读时发现，书中讨论的很多抽象概念，比如分布式文件系统中的一致性模型，或者现代云环境中对容器化技术的支持，都已经被提升到了理论高度进行审视。它不仅仅是在描述“现在是如何做的”，更是在探讨“未来可能如何演进”。例如，在谈到微内核架构的优缺点时，作者的分析非常中立和深刻，既看到了其模块化和健壮性的优势，也指出了跨进程通信带来的性能挑战。这使得这本书的内容具有极强的生命力，不会因为几年后技术栈的更新而立刻过时。它训练的不是读者去记忆特定的命令，而是去理解计算机资源管理背后的不变的工程真理。

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这本书的结构编排非常出色，逻辑层次感极强，读起来几乎没有断裂感。从用户态到内核态的过渡部分的处理尤其巧妙。作者首先建立了一个清晰的抽象模型，将复杂的系统调用过程分解为用户程序发起请求、内核进行权限检查、资源分配以及最终返回结果的几个清晰步骤。这种层层递进的讲解方式，使得原本抽象的“保护模式”概念变得非常具体。在讲解内存保护和地址翻译时，作者引入了分段和分页两种机制，并用图示清晰地展示了虚拟地址如何通过页表一步步映射到物理地址。这种从高层接口到低层实现的无缝衔接，极大地降低了初学者的认知负担。更值得一提的是，书中对于安全性的讨论并未被边缘化，而是贯穿始终，比如权限控制列表（ACL）的设计理念，就清晰地体现了安全原则在系统设计中的核心地位。

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