計算機操作係統WIN95/WIN98/LINUX(第二版)

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isbn號碼:9787801103710
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  • 操作係統
  • Windows95
  • Windows98
  • Linux
  • 計算機科學
  • 信息技術
  • 第二版
  • 教材
  • 計算機基礎
  • 係統原理
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具體描述

圖書簡介:嵌入式係統設計與實踐(第三版) 作者: 張明 著 齣版社: 機械工業齣版社 齣版時間: 2023年10月 --- 內容概述 本書是麵嚮電子工程、計算機科學及相關專業本科高年級學生和工程技術人員的權威教材與實踐指南。它係統、深入地介紹瞭嵌入式係統的基本原理、硬件架構、軟件開發流程、實時操作係統(RTOS)的應用以及現代嵌入式係統設計中的關鍵技術,特彆側重於當前主流的ARM Cortex-M係列微控製器和物聯網(IoT)應用場景。 全書結構嚴謹,理論與實踐緊密結閤,旨在幫助讀者建立紮實的理論基礎,並掌握從概念設計到産品實現的完整工程能力。 第一部分:嵌入式係統基礎與硬件平颱 第一章:嵌入式係統概述 本章首先界定嵌入式係統的概念、特徵(如實時性、資源受限性、專用性)及其在現代社會中的廣泛應用領域,如工業控製、消費電子、醫療設備和汽車電子。隨後,詳細闡述瞭嵌入式係統的基本結構層次,包括感知層、處理層和執行層。本章還會對嵌入式係統與通用計算機係統的本質區彆進行深入剖析,為後續學習打下基礎。 第二章:微控製器(MCU)體係結構 本章聚焦於嵌入式係統核心——微控製器。詳細介紹瞭基於馮·諾依曼和哈佛結構的差異,重點講解瞭ARM Cortex-M係列處理器的核心架構,包括程序計數器(PC)、寄存器組、堆棧指針(SP)以及關鍵的流水綫工作原理。我們選取STM32F4係列作為主要的實踐平颱進行剖析,包括其總綫架構(AHB/APB)、存儲器映射、時鍾樹配置(RCC)的復雜性與優化方法。 第三章:存儲器係統與數據錶示 深入探討嵌入式係統中的存儲器層次結構,包括SRAM、Flash、EEPROM及其在係統啓動過程中的作用。詳細講解瞭數據在內存中的對齊、大小端模式的轉換與影響,以及程序代碼(Text段、Data段、BSS段)在內存中的分配和加載機製。本章還引入瞭位操作的底層優化技巧,對於資源受限的環境至關重要。 第四章:係統級輸入/輸齣(I/O)接口 本章係統地介紹瞭MCU與外部世界交互的關鍵外設。內容覆蓋: 1. 通用異步收發器(UART/USART): 講解波特率計算、數據幀格式及中斷驅動的數據收發。 2. 定時器(Timer): 深入講解通用定時器(GTIM)、基礎定時器(BTIM)在産生精確延時、周期性事件和脈衝寬度調製(PWM)輸齣中的應用。 3. 模數轉換器(ADC)和數模轉換器(DAC): 闡述采樣定理、量化誤差,以及在高速數據采集中的序列采樣和 DMA 協同工作模式。 第二部分:嵌入式軟件開發與工具鏈 第五章:C/C++在嵌入式環境中的應用 本章專注於嵌入式軟件開發的首選語言C語言的“嵌入式特性”。講解 volatile 關鍵字的真正含義、指針的各種用法(包括函數指針和指嚮結構的指針),以及`const`在硬件訪問中的最佳實踐。同時,引入C++在大型嵌入式項目中的優勢,探討麵嚮對象編程在資源受限設備上的適用性與陷阱。 第六章:嵌入式編譯與鏈接 這是理解係統啓動和程序執行流程的關鍵章節。詳細剖析交叉編譯工具鏈(GCC for ARM)的工作流程:預處理、編譯、匯編和鏈接。重點解析鏈接腳本(Linker Script)的編寫與修改,如何根據具體硬件修改內存分區、重定位代碼段,以及如何處理符號衝突。 第七章:中斷與異常處理機製 詳盡解析ARM Cortex-M的嵌套嚮量中斷控製器(NVIC)。講解中斷的優先級分組(Preemption/Sub-priority)、中斷服務程序(ISR)的編寫規範、上下文的自動保存與恢復機製。本章通過實例演示如何處理高頻外部中斷和係統異常(如HardFault)。 第八章:直接硬件訪問與驅動開發 本章教授如何不依賴高級庫,直接通過寄存器操作(Memory-Mapped I/O)來配置和控製硬件外設。內容包括位域操作宏的封裝、位掩碼的使用,並以此為基礎,構建一個簡潔、高效的GPIO和UART設備驅動框架,強調代碼的可移植性和效率優化。 第三部分:實時操作係統(RTOS)與高級應用 第九章:實時操作係統(RTOS)核心概念 本章是實現復雜嵌入式軟件的關鍵。係統介紹RTOS的必要性,對比時間片輪轉和搶占式多任務係統的區彆。深入講解任務管理(Task Control Block, TCB)、任務調度算法(固定優先級、輪轉、優先級繼承/天花闆協議)。 第十章:任務間通信與同步 詳述RTOS提供的IPC(Inter-Process Communication)機製,並分析其適用場景: 1. 信號量(Semaphore)與互斥鎖(Mutex): 解決競態條件和資源互斥訪問問題,重點討論優先級反轉現象及其解決策略。 2. 消息隊列(Message Queue): 用於異步數據傳輸和解耦。 3. 事件標誌組(Event Flags): 用於任務間的同步等待。 第十一章:內存管理與動態分配 探討嵌入式RTOS中的內存管理挑戰,如內存碎片化問題。詳細分析內存池(Memory Pool)、動態堆(Heap)管理(如First-Fit、Best-Fit算法)的優缺點,並給齣在資源受限環境下安全使用`malloc/free`的最佳實踐。 第十二章:嵌入式係統調試與性能分析 本章側重於軟件工程實踐。介紹JTAG/SWD調試接口的使用,講解斷點、觀察點、單步執行和堆棧追蹤等調試技術。同時,引入邏輯分析儀和示波器在驗證時序、分析總綫通信和測量功耗方麵的應用,並講解代碼覆蓋率和運行時性能剖析(Profiling)的方法。 附錄 附錄A:Keil MDK 和 GCC 編譯環境配置指南 附錄B:STM32F4xx 時鍾樹配置速查錶 附錄C:嵌入式係統常見設計模式(如狀態機模式、觀察者模式) --- 本書特色: 平颱聚焦: 緊密圍繞最流行的Cortex-M架構,實戰性強。 深入底層: 不停留在API調用層麵,而是追溯到寄存器和硬件手冊的細節。 實踐驅動: 全書配有大量基於HAL庫和寄存器操作的工程示例代碼,可直接在主流開發闆上編譯運行。 麵嚮工程: 強調軟件可靠性、實時性保證和調試技巧,培養係統級思維。

作者簡介

目錄資訊

讀後感

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用戶評價

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用戶界麵與用戶體驗,雖然在操作係統底層技術中可能不是最核心的部分,但這本書並沒有忽略它。對於Windows 95/98,書中簡要介紹瞭其圖形用戶界麵(GUI)的設計理念,以及如何通過Shell和用戶配置文件來實現個性化設置。雖然那個時代的UI設計相對簡單,但書中的講解,讓我們能夠理解,即使是簡單的界麵,也需要背後精心的設計和實現。 而在Linux領域,本書對X Window System(X11)的講解,以及 GNOME、KDE等主流桌麵環境的介紹,讓我看到瞭Linux在用戶體驗方麵的多樣性和靈活性。書中不僅描述瞭這些桌麵環境的功能和特點,還探討瞭它們是如何通過組件化的方式來實現的,以及如何通過主題、插件等方式進行高度定製。我曾經在Linux上嘗試過不同的桌麵環境,但總覺得它們之間的差異之處在於外觀。讀瞭這本書之後,我纔明白,原來這些桌麵環境背後,有著不同的設計哲學和技術實現,並且能夠滿足不同用戶的需求。書中對命令行界麵(CLI)在Linux中的重要性以及各種常用命令的介紹,也讓我看到瞭另一種高效的用戶交互方式。

评分☆☆☆☆☆

作為一名在IT領域摸爬滾打多年的技術愛好者,最近終於靜下心來,捧讀瞭《計算機操作係統WIN95/WIN98/LINUX(第二版)》。說實話,拿到這本書的時候,我心裏還是有點忐忑的,畢竟“操作係統”這個主題本身就充滿瞭深度和廣度,而這本書一下子涵蓋瞭三個跨越瞭不同時代和不同設計理念的操作係統,而且還是第二版,這意味著其中很可能包含瞭我過去學習和實踐中未曾深入瞭解的細節。然而,一旦翻開第一頁,那些曾經讓我望而卻步的概念,就如同被一股無形的力量引導著,一點點地在我腦海中清晰起來。 我尤其想提一下書中關於內存管理的部分。在Windows 95/98時代,內存管理的概念相對直觀,也更容易通過一些直觀的工具去觀察和理解。書中的講解,並沒有止步於錶麵,而是深入剖析瞭虛擬內存、分頁、分段等核心機製,並且將這些理論與Windows 95/98的實際內存分配和迴收策略相結閤。我記得我當年在使用這些係統時,經常會遇到“內存不足”的提示,那時候隻是本能地關閉一些程序,現在讀瞭這本書,纔恍然大悟,原來這背後牽扯著如此復雜的調度和分配過程。更令我驚喜的是,書中將這些概念與Linux的內存管理做瞭鮮明的對比,特彆是Linux在內存共享、頁麵置換算法(如LRU的變種)以及對多核處理器內存訪問的優化上,書中都給齣瞭非常詳盡的闡述。這種對比分析,極大地拓寬瞭我的視野,讓我不再局限於單一操作係統的視角,而是能夠從更宏觀、更抽象的角度去理解操作係統的本質。書中不僅僅是羅列知識點,更注重於解釋“為什麼”和“如何做”,比如它會分析不同內存管理策略的優劣,以及在何種場景下哪種策略更優,這種思辨式的講解方式,對於提升讀者的分析能力非常有幫助。

评分☆☆☆☆☆

網絡通信作為現代計算機係統中不可或缺的一部分,這本書也沒有避而不談。在Windows 95/98時期,網絡的概念可能更多地停留在撥號上網、局域網共享等層麵。然而,本書卻將我們帶入瞭TCP/IP協議棧的底層,深入剖析瞭TCP、UDP、IP等協議的工作原理,以及socket編程接口在應用程序中的應用。我記得當年我為瞭連接互聯網,需要配置IP地址、DNS服務器等一係列參數,讀瞭這本書之後,我纔明白,這些配置的背後,是多麼龐大和精密的網絡協議在支撐著。 而Linux在網絡方麵的強大和靈活,則在書中得到瞭充分的體現。書中對Linux內核網絡堆棧的講解,從網絡接口驅動到更高級的網絡協議處理,都進行瞭詳盡的闡述。我尤其對書中關於網絡性能調優的部分感到興奮,比如TCP擁塞控製算法、滑動窗口機製、以及Linux提供的各種網絡工具(如iptables、tc等)的詳細介紹。我曾經在搭建網絡服務時,遇到過網絡延遲高、吞吐量低的問題,但總找不到根源。讀瞭這本書之後,我纔明白瞭,原來這些問題很可能與內核的網絡參數配置、I/O調度以及網絡協議的選擇有關。書中通過大量的實例和命令行演示,讓我能夠親手去驗證和實踐這些概念,這對於提升我的網絡故障排除能力和性能優化水平,起到瞭巨大的作用。

评分☆☆☆☆☆

這本書的進程管理部分,也給我留下瞭極其深刻的印象。在Windows 95/98時代,我們更多地關注的是任務管理器裏那些不斷跳動的進程ID和CPU占用率,而這本書則將我們帶入瞭進程的生命周期,從創建、就緒、運行、等待到終止,每一個環節都講解得細緻入微。它不僅解釋瞭進程和綫程的區彆,還深入探討瞭它們之間的通信機製(IPC),比如管道、消息隊列、共享內存等。我尤其對書中關於Windows 95/98中多任務處理的實現方式感到好奇,書中的分析揭示瞭其內在的調度算法,雖然相對來說可能不如後來的NT內核那樣精妙,但其設計思路和在那個時代所達到的效果,仍然值得我們去學習和藉鑒。 而當切換到Linux的部分,書中對進程調度的闡述就顯得尤為精彩。Linux內核在進程調度方麵,經曆瞭多次迭代和優化,從早期的O(1)調度器到如今 CFS (Completely Fair Scheduler),每一種調度器都有其獨特的思想和實現方式。這本書並沒有簡單地介紹這些調度器的名字,而是深入剖析瞭它們的設計哲學、算法邏輯以及在不同負載下的性能錶現。我曾嘗試著在Linux環境下通過一些命令來觀察進程的優先級和調度行為,但總覺得隔靴搔癢,讀瞭這本書之後,我纔明白瞭,原來那些看似隨機的進程切換背後,隱藏著如此精巧的數學模型和工程權衡。書中還通過大量圖示和僞代碼,將抽象的調度過程可視化,這對於我這種不太喜歡純理論推導的讀者來說,簡直是福音。它讓我能夠更直觀地理解,為什麼Linux能夠在高並發場景下依然保持良好的響應速度,以及如何通過調整調度器參數來優化係統性能。

评分☆☆☆☆☆

總而言之,閱讀《計算機操作係統WIN95/WIN98/LINUX(第二版)》的過程,就像是在進行一次跨越式的知識探索。這本書以其嚴謹的學術態度、詳實的資料、以及深入淺齣的講解方式,為我打開瞭一扇通往操作係統世界的大門。它不僅僅是一本書,更是一位良師益友,陪伴我度過瞭這段充實而富有成效的學習時光。從Windows 95/98早期個人電腦的普及,到Linux作為開源世界的強大力量,這本書將曆史的進程與技術的核心融為一體,讓我深刻地理解瞭操作係統的演變和發展。 書中對於各種概念的闡述,都力求做到深入透徹,無論是內存管理中的分頁與分段,還是進程調度中的各種算法,亦或是文件係統中的數據結構和訪問控製,都得到瞭詳細的解析。更重要的是,它沒有局限於單一操作係統的視角,而是通過對比分析,揭示瞭不同操作係統在設計理念和實現方式上的差異與共通之處。這種宏觀的視角,極大地提升瞭我對操作係統整體框架的理解。在閱讀過程中,我曾多次停下來,迴憶自己過往使用這些操作係統的經曆,很多曾經模糊不清的疑問,在讀完相關的章節後,都得到瞭清晰的解答。這種“豁然開朗”的體驗,是閱讀一本好書帶來的最大快樂。

评分☆☆☆☆☆

安全與權限管理,是操作係統保障係統穩定運行和用戶數據安全的重要環節。這本書對這一主題的處理,同樣是詳盡且深入的。在Windows 95/98時代,用戶權限的管理相對簡單,但本書依然探討瞭用戶賬戶、組、文件和目錄的訪問控製列錶(ACLs)等概念,並解釋瞭它們是如何在操作係統層麵實現的。雖然那個時代的安全性機製與現在相比可能顯得有些稚嫩,但書中對這些基礎概念的講解,為理解更復雜的安全模型打下瞭良好的基礎。 當轉到Linux,本書對用戶和組的概念、文件權限(rwx)、SUID/SGID位、粘滯位等細節的剖析,以及SELinux(Security-Enhanced Linux)等強製訪問控製(MAC)機製的介紹,更是讓我眼前一亮。我曾經在Linux服務器上設置文件權限,但總覺得有些似懂非懂。讀瞭這本書之後,我纔明白瞭,原來Linux的權限體係是如此的精妙和強大,並且通過SELinux等機製,能夠提供更深層次的安全保障。書中對審計日誌、加密技術在操作係統中的應用,以及如何防範常見的安全威脅(如緩衝區溢齣、拒絕服務攻擊等)的討論,都讓我對於如何構建一個更安全可靠的係統有瞭全新的認識。

评分☆☆☆☆☆

文件係統部分,無疑是這本書的另一大亮點。對於Windows用戶而言,FAT16、FAT32以及後來的NTFS,是日常接觸最多的文件係統。這本書並沒有停留在用戶層麵,而是深入到文件係統的內部結構,比如文件分配錶、目錄結構、簇的概念,以及NTFS在日誌記錄、文件權限、硬鏈接和軟鏈接等方麵的優勢。我迴想起當年使用Windows 98時,經常會因為文件碎片化導緻係統運行緩慢,這本書解釋瞭碎片化産生的原因以及文件係統如何通過不同的方式來管理磁盤空間,這讓我對於如何更有效地管理硬盤有瞭更深的認識。 而Linux下的文件係統,如Ext2、Ext3、Ext4以及更現代的XFS、Btrfs等,書中都進行瞭詳盡的介紹。我對Ext4文件係統的一些特性,比如期刊日誌、Extent(擴展屬性)以及它對大文件和SSD的支持,尤其感到興趣。書中不僅解釋瞭這些特性是什麼,更重要的是闡述瞭它們是如何工作的,以及它們為文件係統帶來瞭哪些性能上的提升和穩定性上的保障。我曾經在Linux環境下進行過一些文件讀寫性能的測試,但始終不明白為什麼某些操作會比預期的要慢。讀瞭這本書之後,我纔意識到,文件係統的設計選擇,以及其內部的元數據管理、數據塊分配策略,都對實際性能有著至關重要的影響。書中對於文件係統一緻性、數據恢復等方麵的討論,也讓我對於數據安全有瞭更深刻的理解。

评分☆☆☆☆☆

這本書還包含瞭一些關於操作係統發展曆史和未來趨勢的探討,這讓我對接下來的學習和工作有瞭更清晰的規劃。它不僅僅是技術手冊,更是一本具有前瞻性的指導書籍。對於Windows 95/98,書中將其定位為個人計算的普及者,而對於Linux,則強調瞭其開源、靈活、強大的特性,以及在服務器、嵌入式等領域的廣泛應用。 書中對未來操作係統發展方嚮的展望,比如雲計算、容器化、微內核技術等,都讓我産生瞭濃厚的興趣。它讓我明白,技術的發展是永無止境的,我們需要不斷學習新的知識和技能,纔能跟上時代的步伐。這本書所提供的理論基礎和實踐指導,無疑為我未來的學習和職業發展鋪平瞭道路。它讓我不再僅僅是一個操作係統的使用者,而是能夠更深入地理解操作係統的本質,並能夠對其進行更有效的管理和優化。

评分☆☆☆☆☆

係統性能調優,是每一個係統管理員和技術愛好者都非常關注的領域。這本書在這方麵提供瞭非常實用的指導。對於Windows 95/98,書中介紹瞭一些基本的性能優化技巧,比如磁盤碎片整理、內存優化、以及對係統服務的閤理配置。雖然這些技巧在今天看來可能有些過時,但它們所蘊含的優化思路,依然具有參考價值。 而在Linux方麵,本書對性能調優的講解則更為係統和深入。書中詳細介紹瞭CPU調度、內存管理、I/O子係統、網絡通信等各個方麵的調優方法,並提供瞭大量的工具和命令(如top、vmstat、iostat、netstat等)來幫助讀者診斷和解決性能問題。我曾經在Linux服務器上遇到過性能瓶頸,但總是在盲目地嘗試各種方法。讀瞭這本書之後,我纔明白瞭,原來調優是一個係統性的工程,需要從整體上把握,並且針對具體問題采取有針對性的措施。書中通過大量的實例和案例分析,讓我能夠學習到實際工作中如何進行性能診斷和調優,這對於提升我的係統管理能力和解決實際問題的能力,有著非凡的意義。

评分☆☆☆☆☆

I/O子係統管理,是操作係統最核心的功能之一。這本書在這方麵的講解,如同一幅精密的藍圖,為我揭示瞭計算機如何與外部設備進行交互的奧秘。對於Windows 95/98時代,雖然我們習慣瞭即插即用,但書中所闡述的設備驅動程序模型、中斷處理機製、DMA(直接內存訪問)技術,讓我明白瞭背後是如何實現的。特彆是書中對中斷請求(IRQ)和I/O端口的講解,讓那些曾經讓我睏惑的硬件問題,突然變得豁然開朗。我記得我當年安裝一些老舊硬件時,經常會因為驅動不兼容而頭疼,這本書讓我理解瞭驅動程序在操作係統中的重要性,以及它們是如何充當硬件與操作係統之間的橋梁的。 當將目光投嚮Linux時,這本書對I/O調度器(如CFQ、Deadline、NOOP、BFQ)的詳細解析,更是讓我大開眼界。Linux在I/O調度方麵,擁有非常多且成熟的方案,並且允許用戶根據實際需求進行選擇和調整。書中對這些調度器的工作原理、優缺點以及適用場景的對比分析,讓我能夠清晰地理解,為什麼在不同的工作負載下,選擇不同的I/O調度器會對係統性能産生顯著的影響。我曾嘗試過在Linux服務器上調整I/O調度器,但往往是憑感覺來,效果不盡如人意。讀瞭這本書之後,我纔明白,原來這背後是有著深刻的理論依據和大量的實踐經驗支持的。書中對於塊設備驅動、緩衝/緩存機製以及係統調用接口的講解,也讓我對整個I/O流水綫有瞭更全麵的認識。

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