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出版者:電子工業

作者:伍雲輝等編著

出品人:

頁數:630

译者:

出版時間:2008-1

價格:69.80元

裝幀:

isbn號碼:9787121056475

叢書系列:

圖書標籤:

• ASP
• NET
• C#
• Web開發
• 實例教程
• 編程入門
• 代碼示例
• 服務器端
• Web應用
• 開發指南
• 技術學習

計算機係統與網絡基礎：深度解析與實踐指南 書籍定位： 本書旨在為對計算機係統底層原理和現代網絡架構有深入學習需求的讀者提供一本全麵、細緻且高度實用的參考資料。它避開瞭特定應用層編程技巧的講解，轉而專注於構建堅實的基礎知識體係，確保讀者能夠理解計算與通信領域的核心機製。 目標讀者： 計算機科學及相關專業學生、初級係統工程師、網絡架構師、希望深化理解操作係統和TCP/IP協議棧的軟件開發人員，以及所有對“計算機如何工作”抱有強烈好奇心的技術愛好者。 --- 第一部分：操作係統核心原理與結構 本部分深入剖析現代操作係統（以類Unix和Windows內核概念為參考框架）的內部運作機製，揭示軟件如何在硬件之上高效運行的奧秘。 第1章：係統啓動與引導過程解析 本章從按下電源按鈕開始，係統如何喚醒並進入可操作狀態的完整流程。 1.1 固件與硬件初始化： BIOS/UEFI的角色、POST（開機自檢）的執行步驟。 1.2 引導加載器（Bootloader）： MBR/GPT結構，GRUB/LILO等加載器的功能，內核的加載與內存映射。 1.3 內核初始化： 內核數據結構、內存管理單元（MMU）的設置、初始化設備驅動程序。 1.4 用戶空間啓動： `init` 進程（或systemd/launchd）的啓動及其對係統服務的管理。 第2章：進程與綫程管理 理解程序執行的基本單元及其調度機製是係統編程的基石。 2.1 進程的生命周期與狀態模型： 創建、就緒、運行、阻塞、終止狀態的詳細轉換。 2.2 上下文切換（Context Switching）： 切換的開銷、寄存器保存與恢復、TLB（Translation Lookaside Buffer）的刷新。 2.3 綫程模型與並發： 用戶級綫程與內核級綫程的對比，多綫程編程中的同步與互斥（不涉及特定語言的庫函數，側重原理）。 2.4 CPU調度算法深入分析： 輪轉法、優先級調度、最短剩餘時間優先（SRTF）以及多級反饋隊列的內部工作原理與性能評估指標。 第3章：內存管理單元（MMU）與虛擬內存 虛擬內存是現代操作係統性能和安全的核心。本章將詳細闡述其底層實現。 3.1 地址轉換機製： 邏輯地址、綫性地址到物理地址的映射過程，頁錶結構（單級、多級頁錶）。 3.2 內存保護與隔離： 權限位（讀/寫/執行）的檢查，用戶態與內核態的內存空間劃分。 3.3 缺頁中斷（Page Fault）處理： 硬件觸發、內核響應、頁麵置換策略（FIFO, LRU, OPT）。 3.4 內存分配技術： 內核內存的 Slab/Buddy System 分配器，用戶空間堆內存管理的挑戰（如內存碎片化）。 第4章：文件係統與I/O子係統 探討數據如何在持久化存儲設備上組織、訪問和管理。 4.1 存儲設備接口概述： 塊設備與字符設備的區彆，SATA/NVMe協議的底層交互。 4.2 文件係統結構深度解析： Inode/FCB的設計，數據塊的尋址，目錄結構。重點剖析日誌文件係統（如Ext4, NTFS）的事務機製。 4.3 I/O 抽象層： VFS（虛擬文件係統）的作用，緩衝緩存（Buffer Cache）與頁緩存（Page Cache）在加速數據訪問中的作用。 4.4 同步I/O與異步I/O： 阻塞調用的等待模型，以及非阻塞與異步機製（如`epoll`/`io_uring`的原理基礎）。 --- 第二部分：網絡協議棧與通信原理 本部分將徹底解構TCP/IP五層模型，重點關注數據包的封裝、傳輸、路由和可靠性保證機製。 第5章：數據鏈路層與MAC尋址 5.1 局域網基礎： 介質訪問控製（MAC）機製，CSMA/CD與CSMA/CA的對比。 5.2 以太網幀結構： 頭部、負載與校驗字段的詳細解析。 5.3 ARP與RARP： 地址解析協議的工作流程，如何在二層網絡中發現三層地址。 第6章：網絡層：IP協議與路由尋址 理解數據包如何在復雜的廣域網中找到正確的目的地。 6.1 IPv4頭部結構： 字段解析（版本、IHL、TTL、校驗和、分片標識）。 6.2 IP尋址與子網劃分： CIDR（無類彆域間路由）原理，VLSM（可變長子網掩碼）的計算與應用。 6.3 路由機製基礎： 靜態路由與動態路由的區彆，距離矢量與鏈路狀態路由協議（如RIP/OSPF）的核心思想（不深入配置細節）。 6.4 ICMP協議： 錯誤報告與診斷機製（如Ping的底層實現）。 第7章：傳輸層：TCP的可靠性保證 本章專注於TCP如何提供麵嚮連接、可靠、有序的數據傳輸服務。 7.1 三次握手與四次揮手： 狀態機的詳細演變過程，TIME_WAIT狀態的意義。 7.2 滑動窗口機製： 序列號（Sequence Number）和確認號（Acknowledgment Number）的作用，接收窗口（RWND）與擁塞窗口（CWND）的管理。 7.3 擁塞控製算法基礎： 慢啓動（Slow Start）、擁塞避免（Congestion Avoidance）、快速重傳與快速恢復的理論模型。 7.4 UDP特性分析： 為什麼UDP是無連接的，其在特定場景下的優勢與適用性。 第8章：網絡應用層協議的底層視角 本章側重於應用層協議數據結構與交互範式，而非特定應用軟件的配置。 8.1 DNS查詢過程： 遞歸查詢與迭代查詢的流程，資源記錄（RR）的類型。 8.2 HTTP協議的請求/響應結構分析： 頭部字段的意義（如`Host`, `Connection`, `Content-Length`）及其對傳輸層的影響。 8.3 Socket API的抽象概念： 講解套接字（Socket）作為操作係統提供的抽象接口，如何連接進程與網絡協議棧。 --- 總結與展望 本書不提供任何即開即用的代碼庫或框架教程，而是緻力於構建一個堅實的技術基石。掌握瞭這些係統和網絡的核心原理，讀者將能夠獨立分析性能瓶頸、調試復雜的係統錯誤，並對任何新的計算技術産生深刻的理解和批判性思維。本書提供的知識，是任何上層應用開發都無法繞開的底層邏輯。

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