操作系统习题解答与实验指导 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:中国铁道

作者:张明，王煜，刘振

出品人:

页数:193

译者:

出版时间:2007-12

价格:19.00元

装帧:

isbn号码:9787113077570

丛书系列:

图书标签:

• 操作系统
• 习题解答
• 实验指导
• 计算机科学
• 高等教育
• 教材
• 教学
• 实践
• 课程辅导
• 编程

好的，这是一份专门为“操作系统习题解答与实验指导”这本书量身打造的、不包含其内容的图书简介。 --- 《现代计算系统原理与设计实践》 图书简介 在数字化浪潮席卷全球的今天，我们与计算机的交互日益深入，从智能手机到高性能计算集群，其背后运行的复杂机制对现代人提出了更高的理解要求。然而，当前市场上充斥着大量的入门级概念介绍或过度聚焦于特定操作系统（如Linux或Windows）的实操指南，往往在系统底层原理的深度与工程实践的广度之间难以达到完美的平衡。《现代计算系统原理与设计实践》正是为弥补这一缺口而精心编撰的权威著作。 本书的核心目标在于构建一个全面、统一的计算系统认知框架，将硬件架构、系统软件层、应用编程模型进行无缝衔接。它不仅仅是一本理论教科书，更是一份指导工程师和研究人员深入理解和优化复杂系统的实践蓝图。 第一部分：计算基石——从晶体管到指令集 本部分着重于打牢最坚实的基础。我们不满足于简单地罗列CPU的组成，而是深入探讨现代处理器设计背后的核心驱动力：流水线技术、分支预测、缓存层次结构（L1/L2/L3）及其对程序性能的决定性影响。 超越冯·诺依曼瓶颈： 详细分析内存墙问题，并引入超越经典架构的探索，如向量处理单元（SIMD）的工作原理及其在科学计算和多媒体处理中的应用。 指令集架构（ISA）的深度解析： 对主流的复杂指令集（CISC）和精简指令集（RISC）进行细致的对比分析，阐释为什么现代CPU越来越多地倾向于内部的RISC化设计。特别关注调用约定（Calling Conventions）和寄存器分配策略，这是理解函数调用的前提。 I/O系统的演进： 探讨传统轮询（Polling）与现代中断驱动（Interrupt-driven）机制的效率差异，并重点介绍直接内存访问（DMA）如何将CPU从繁琐的数据搬运中解放出来，这是构建高效系统的关键技术。 第二部分：编译与链接——代码如何成为机器可执行的实体 在系统软件的生态中，从源代码到最终运行的程序，中间经历了复杂而精妙的转化过程。本部分将彻底揭示这一过程的“黑箱”。 编译器的多阶段优化： 详细讲解词法分析、语法分析、语义分析到中间代码生成和最终代码优化的完整流程。重点分析寄存器分配算法和循环展开等关键优化手段，让读者理解编译器是如何智能地提升程序执行效率的。 链接器的魔力： 深入剖析静态链接和动态链接的机制差异、符号解析过程、重定位表的工作原理。特别是动态链接库（DLL/SO）的加载过程，包括GOT（Global Offset Table）和PLT（Procedure Linkage Table）的使用，这是理解程序运行时行为的基石。 可执行文件格式的秘密： 以ELF（Executable and Linkable Format）为例，对段（Segments）和节（Sections）进行详尽解读，使读者能够直接通过查看文件头信息来推断程序的内存布局和加载策略。 第三部分：高性能并行计算与并发模型 当单核性能提升趋于停滞，并行性成为扩展计算能力的主要途径。本部分聚焦于如何安全、高效地利用多核甚至众核架构。 线程模型与同步原语： 区别于简单的互斥锁，本章深入探讨更高级的同步机制，如信号量、条件变量、屏障（Barriers）以及读写锁（RW Locks）。重点分析活锁（Livelock）和死锁（Deadlock）的成因分析与预防性设计模式。 内存一致性模型： 这是理解现代多核编程中最具挑战性的部分。我们将系统地介绍顺序一致性（Sequential Consistency）、释放一致性（Release Consistency）和弱一致性模型，并结合具体的硬件内存模型（如x86或ARM）来解释数据可见性的规则。 并发编程范式： 除了传统的共享内存模型，本书还介绍消息传递接口（MPI）的基本概念，以及Actor模型和CSP（Communicating Sequential Processes）在构建大规模分布式系统中的应用潜力。 第四部分：系统性能分析与瓶颈诊断 理论知识的最终价值体现在解决实际问题上。本部分提供了一套系统化的性能分析方法论和工具集。 性能度量体系： 介绍如何建立科学的性能基准测试体系（Benchmarking），区分吞吐量（Throughput）、延迟（Latency）和伸缩性（Scalability）。 专业级性能分析工具的应用： 详细指导如何使用如`perf`、`Valgrind`、`oprofile`等工具进行硬件性能计数器（HPC）的捕获与分析。重点讲解如何解读缓存未命中率、分支错误预测率等关键指标。 I/O性能调优的工程实践： 探讨异步I/O（AIO）的优势，分析块设备（Block Devices）的调度算法（如CFQ, Deadline）对随机与顺序访问性能的影响，并提供数据库和文件系统I/O优化的实际案例。 本书的独特价值 《现代计算系统原理与设计实践》旨在培养读者“从上到下”和“从下到上”双重视角的系统思维。它假定读者已具备基础的编程能力，但着重于“为什么”和“如何优化”，而非仅仅“是什么”。通过大量的架构剖析、算法推导和实际案例的对比，本书致力于将复杂的底层机制转化为可被工程师掌握和驾驭的工程能力，是驱动下一代系统软件和高性能计算研发人员的理想读物。 ---

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