操作係統原理及Linux內核分析(計算機科學與技術第2版21世紀高等學校規劃教材) pdf epub mobi txt 電子書 下載 在線閱讀 2026

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出版者:清華大學

作者:李芳

出品人:

頁數:314

译者:

出版時間:2018-09-01

價格:59.0

裝幀:

isbn號碼:9787302503590

叢書系列:

圖書標籤:

• 網絡工程
• 操作係統
• Linux內核
• 計算機科學
• 教材
• 21世紀高等學校規劃教材
• 內核分析
• 原理
• 計算機技術
• 係統編程
• 高等教育

深入探索現代軟件基石：高級數據結構與算法設計 本書聚焦於構建高效、可維護軟件係統的核心理論與實踐，深入剖析支撐現代計算技術發展的數據組織、檢索與優化策略。 本書旨在為計算機科學、軟件工程及相關領域的學生和專業人士提供一個全麵、深入的學習資源，使其能夠駕馭復雜問題的解決之道，設計齣具有卓越性能的應用。 第一部分：基礎理論與抽象模型 本部分將重新審視並深化讀者對離散數學基礎的理解，並以此為基石，構建起對抽象數據類型（ADT）的精確認識。 第一章：算法效率的量化分析 本章首先迴顧瞭算法分析的基本概念，重點引入漸近分析的嚴謹性，詳細闡述大O、Ω、Θ符號在描述算法最壞、最好和平均情況下的精確含義。不同於簡單的復雜度估算，本章深入探討瞭攤還分析（Amortized Analysis）在處理動態數據結構（如動態數組、斐波那契堆）時的重要性，並結閤具體的例子，如勢能法（Potential Method），來展示如何精確計算一係列操作的總成本。我們還將討論並行計算環境下的性能指標，如加速比（Speedup）和效率（Efficiency），為多核處理器的程序設計打下理論基礎。 第二章：高級排序與選擇算法 除瞭標準的快速排序和歸並排序，本章著重探討瞭在特定約束條件下實現最優性能的排序技術。桶排序（Bucket Sort）和基數排序（Radix Sort）的內部工作原理將被細緻分解，特彆是它們在綫性時間復雜度（$O(n)$）下對輸入數據分布的依賴性分析。在選擇算法方麵，除瞭快速選擇（Quickselect），我們將詳細介紹中位數的中位數（Median of Medians）算法，證明瞭在任意輸入下實現綫性時間最優選擇的理論可行性，並分析其實際應用中的開銷問題。 第三章：樹結構的精進與應用 本部分將樹結構的研究提升到新的高度。首先，我們深入研究平衡二叉搜索樹（AVL樹、紅黑樹）的鏇轉操作機製，重點分析其維護平衡的代價與收益。隨後，我們將轉嚮更復雜的樹結構：B樹及其變體（如B+樹），詳細闡述它們在磁盤存儲係統中，特彆是在數據庫索引中的關鍵作用，通過具體的節點結構和分裂/閤並操作，解釋如何最小化I/O次數。此外，Trie（前綴樹）的應用場景，尤其是在字符串匹配和自動補全係統中的高效性，也將得到詳盡的討論。 第二部分：高級數據結構與內存優化 本部分關注那些在內存管理、衝突解決和數據檢索方麵錶現卓越的結構，它們是構建高性能係統的基石。 第四章：哈希錶的深度優化 本章超越瞭基礎的哈希函數設計，側重於解決實際應用中的衝突問題和性能瓶頸。我們詳細比較瞭鏈式法（Separate Chaining）和開放定址法（Open Addressing）的優劣，特彆是綫性探測、二次探測和雙重哈希（Double Hashing）在緩存局部性和探查序列上的差異。一個核心內容是一緻性哈希（Consistent Hashing），深入分析其在分布式緩存係統（如Memcached, DynamoDB）中如何實現最小化節點增減帶來的數據遷移，以及如何通過虛擬節點（Virtual Nodes）來提高負載均衡的均勻性。 第五章：圖算法的全麵解析 圖論是解決網絡、路徑和依賴關係問題的核心工具。本章係統梳理瞭基礎的圖遍曆算法（BFS, DFS），並重點講解瞭最短路徑算法的精細差異：Dijkstra算法（處理非負權重）的鬆弛操作、Bellman-Ford算法（處理負權邊）的迭代機製，以及在全源最短路徑問題中Floyd-Warshall算法的動態規劃視角。對於最小生成樹（MST），我們將對比Prim算法和Kruskal算法的實現細節及其對圖的結構要求。此外，連通性分析，如強連通分量（SCC）的Tarjan算法和Kosaraju算法，將作為網絡魯棒性分析的基礎。 第六章：堆結構與優先隊列的擴展 本章超越瞭標準的二叉堆，探討瞭更高效的優先隊列實現。我們將深入解析斐波那契堆（Fibonacci Heap）的復雜結構，重點解釋其惰性刪除和減小鍵值操作如何實現$O(1)$的攤還時間復雜度，並討論其在Dijkstra算法和Prim算法的加速潛力。此外，二項式堆（Binomial Heap）作為一種更易於實現的替代方案，其閤並（Union）操作的原理也將被細緻剖析。 第三部分：高級應用與計算模型 本部分將前兩部分的內容整閤，探討其在特定復雜計算任務中的應用，並引入內存層次結構對算法設計的影響。 第七章：動態規劃與優化重構 動態規劃（DP）是解決重疊子問題和最優子結構的關鍵範式。本章不僅涵蓋瞭背包問題、最長公共子序列等經典案例，更強調瞭DP狀態的定義、轉移方程的建立以及優化思路。我們將探討空間優化技術，例如如何通過僅保留前一行狀態來將二維DP優化為一維空間。此外，針對序列對齊問題，如Needleman-Wunsch和Smith-Waterman算法，它們在生物信息學中的應用及其背後的DP核心思想將被深入剖析。 第八章：內存層次結構與外部存儲算法 理解現代計算機的內存層次結構（Cache, RAM, 磁盤）對於設計高性能算法至關重要。本章引入瞭緩存感知（Cache-Aware）和緩存無關（Cache-Oblivious）的算法設計思想。我們重點研究I/O復雜度，特彆是在處理大型數據集時，外部存儲排序（External Sorting）的K路閤並策略如何最小化磁盤尋道時間。對於圖算法，我們還將討論如何設計分塊（Tiled）或塊狀（Blocked）的矩陣乘法和圖遍曆版本，以提高數據在L1/L2緩存中的命中率。 第九章：NP完備性與近似算法 本章引導讀者進入計算理論的前沿。我們將詳細闡述可歸約性（Reducibility）的概念，並嚴格證明幾個基礎問題的NP-Completeness，如SAT、Vertex Cover和Hamiltonian Cycle。核心在於，認識到許多現實問題在最壞情況下是不可在多項式時間內解決的。因此，本章的重點轉嚮近似算法的設計與分析，介紹近似比（Approximation Ratio）的定義，並分析如旅行商問題（TSP）的2-近似算法（基於MST的構造），使讀者能夠在保證可行時間的同時，獲得足夠接近最優解的答案。 本書的每一章都配有大量的代碼示例和算法實現細節，旨在彌閤理論知識與工程實踐之間的鴻溝，培養讀者分析和構建復雜計算係統的核心能力。

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這本《操作係統原理及Linux內核分析（計算機科學與技術第2版21世紀高等學校規劃教材）》的封麵設計就給我一種專業且厚重的感覺，雖然我還沒深入閱讀，但從裝幀和紙質上就能感受到其齣版方的嚴謹。我是一名正在學習操作係統的研究生，選擇這本書主要是看中瞭其“21世紀高等學校規劃教材”這個前綴，這通常意味著內容會緊跟學術前沿，並且在教學體係上有較好的規劃。我希望這本書能夠為我打下堅實的理論基礎，讓我對操作係統的核心概念，比如進程管理、內存管理、文件係統以及I/O調度等有更深刻的理解。尤其是“Linux內核分析”這一部分，我非常期待能夠深入瞭解Linux內核的實現細節，比如其進程調度的算法、內存分配的策略，以及如何高效地管理硬件資源。我希望能通過這本書的學習，不僅掌握理論知識，更能將其與實際的Linux係統進行對照，理解那些抽象的概念是如何在現實世界中運作的。我對書中會不會涉及一些更高級的內核話題，例如多處理器同步機製、係統調用接口的設計原理，亦或是更復雜的設備驅動模型等感到好奇，如果能有這方麵的深入探討，那將是極大的收獲。這本書的篇幅看起來不小，這讓我相信其內容會相當詳實，能夠覆蓋操作係統領域的各個重要方麵，為我的學習提供一個全麵而深入的視角。

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作為一名即將畢業準備找工作的計算機科學專業的學生，我對操作係統和Linux內核的掌握程度直接關係到我未來的就業方嚮，因此，《操作係統原理及Linux內核分析（計算機科學與技術第2版21世紀高等學校規劃教材）》這本書，其“高等學校規劃教材”的身份，無疑為我選擇它提供瞭足夠的信心。我非常希望這本書能夠在我學習進程管理和內存管理這些核心概念的基礎上，進一步深化我對於Linux內核中具體實現機製的理解。例如，我希望能夠詳細學習Linux內核中如何實現用戶空間和內核空間之間的切換，以及係統調用的具體工作流程，這對於理解應用程序與操作係統交互至關重要。同時，對於I/O管理的分析，我也希望能深入瞭解Linux內核是如何設計和實現其I/O子係統的，包括塊設備驅動模型、頁緩存機製以及各種I/O調度算法。這本書的“第2版”也意味著其內容可能會涵蓋一些相對較新的內核特性或者優化，這對於我瞭解當前操作係統發展的趨勢非常有幫助。我期望通過這本書的學習，能夠為我進入更高級的操作係統開發領域打下堅實的基礎，並在麵試中展現齣紮實的理論功底和對Linux內核的深刻理解。

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我是一名對計算機底層技術充滿好奇的愛好者，一直對操作係統的運作機製感到著迷，《操作係統原理及Linux內核分析（計算機科學與技術第2版21世紀高等學校規劃教材）》這本書，其書名就深深吸引瞭我。我不太在意它是否是“教材”，更關注它能否讓我窺探到操作係統的“靈魂”。我尤其希望書中能夠深入剖析Linux內核是如何實現進程調度的，比如不同的調度算法（如CFS）是如何工作的，它們各自的優缺點是什麼，以及內核是如何根據係統負載動態調整策略的。對於文件係統的部分，我期待能瞭解ext4等主流Linux文件係統的內部結構，比如inode的工作原理、目錄項的組織方式、以及寫操作是如何落盤的。此外，我也對內存管理模塊非常感興趣，希望能詳細瞭解Linux是如何實現虛擬內存的，包括頁錶的結構、缺頁中斷的處理流程，以及內存迴收的策略。這本書的“第2版”也意味著內容可能會更新，並且“21世紀高等學校規劃教材”的定位，也暗示瞭其內容的權威性和前沿性。我希望通過閱讀這本書，能夠對Linux內核有更宏觀的理解，並能夠為我以後深入研究操作係統領域的其他方嚮打下堅實的基礎，甚至能夠為我參與一些開源項目提供理論支持。

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作為一名剛踏入IT行業不久的初級開發者，我一直在尋找一本能夠係統性梳理操作係統知識的讀物，《操作係統原理及Linux內核分析（計算機科學與技術第2版21世紀高等學校規劃教材）》這本書，單從書名上就傳遞齣一種紮實而全麵的信息。我非常看重教材的“規劃性”，這意味著它可能已經過多次的打磨和修訂，內容會比較成熟和係統化，適閤我這種需要從基礎開始建立知識體係的學習者。我特彆想瞭解書中是如何講解內存管理這塊內容的，因為在實際開發中，對內存的理解和優化至關重要，希望能學到關於虛擬內存、分頁、分段等概念的清晰解釋，以及它們在Linux內核中的具體實現。同時，對於進程和綫程的並發模型，以及如何處理多綫程編程中的同步和互斥問題，我也希望能在這本書中找到清晰的指導。Linux內核的分析部分，我期待它能用相對易懂的方式，揭示內核的神秘麵紗，例如理解係統調用的過程，或者進程如何創建和銷毀，這些都是我工作中經常會遇到的場景，但卻一直缺乏深入的瞭解。希望這本書能夠提供一些實用的代碼示例或者僞代碼，幫助我更好地理解那些抽象的原理，並將理論知識轉化為實際能力。

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我對計算機體係結構和底層係統有著濃厚的興趣，一直希望找到一本能夠深入淺齣講解操作係統原理並結閤實際內核實現的教材，《操作係統原理及Linux內核分析（計算機科學與技術第2版21世紀高等學校規劃教材）》這本書，從書名來看，恰好契閤瞭我的需求。我非常期待書中對“操作係統原理”部分能夠進行係統性的梳理，包括但不限於並發與並行、同步與互斥、死鎖的産生與避免等經典理論，並希望這些理論能與實際的Linux內核實現緊密結閤。我特彆想瞭解Linux內核是如何處理中斷的，包括中斷嚮量錶、中斷服務程序的執行流程，以及軟中斷和硬中斷的區彆。另外，我對網絡協議棧在內核中的實現也頗感興趣，希望能瞭解TCP/IP協議是如何在Linux內核中進行分層處理和數據傳輸的。這本書的“第2版”的標簽，也讓我對內容的更新和前沿性有瞭較高的期待，希望能夠瞭解到最新的技術進展和內核特性。總體而言，我希望通過這本書的學習，能夠構建起一個紮實的操作係統理論框架，並能夠將這些理論與Linux內核的實際代碼相結閤，形成一種“知其然，更知其所以然”的學習體驗。

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