数据库技术与应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:中国人民大学出版社

作者:杨小平

出品人:

页数:161

译者:

出版时间:2009

价格:19.80元

装帧:

isbn号码:9787300110905

丛书系列:

图书标签:

• 计算机
• 数据库
• 数据库技术
• 数据库应用
• SQL
• 数据管理
• 数据分析
• 数据存储
• 信息技术
• 计算机科学
• 编程

好的，这是一份关于一本名为《深入理解操作系统：从硬件到用户空间》的图书简介，严格按照您的要求，不提及“数据库技术与应用”的内容，并力求自然、详尽，篇幅在1500字左右。 --- 图书简介：《深入理解操作系统：从硬件到用户空间》 概述：探寻现代计算的基石 在数字世界的浩瀚图景中，操作系统（Operating System, OS）无疑是那座连接硬件与应用软件的桥梁，是所有复杂计算任务得以有序执行的根本。然而，对于许多开发者和系统工程师而言，操作系统往往是一个“黑箱”——我们依赖它，却不甚了解其内部运行的精妙机制。 《深入理解操作系统：从硬件到用户空间》正是为填补这一知识鸿沟而生的权威著作。本书超越了传统教材中对概念的简单罗列，采用一种自底向上、层层递进的深度剖析视角，旨在揭示现代通用操作系统（如Linux、类Unix内核）在设计、实现和运行过程中的核心原理与权衡取舍。 本书的撰写团队由经验丰富的系统架构师和资深内核开发者组成，他们将多年的实践经验与严谨的理论分析相结合，力求为读者提供一个既具学术深度又富于工程实践价值的操作系统全景视图。 第一部分：硬件基础与启动序列——OS的诞生 任何操作系统的工作都始于对底层硬件的精确控制。本部分是理解整个系统架构的基石。 1. 处理器架构与特权级（Privilege Levels）： 我们首先深入探讨现代CPU的执行模型，包括寄存器组、指令集架构（ISA，如x86-64或ARMv8）的关键特性。重点阐述了从Ring 3（用户态）到Ring 0（内核态）的转换机制。详细解析了CPU如何通过硬件机制强制执行权限分离，这是保障系统安全和稳定性的第一道防线。内容涵盖了控制寄存器（如CR0, CR3）的设置及其对内存管理单元（MMU）和中断处理的影响。 2. 引导过程与固件交互： 系统启动的神秘旅程从按下电源键开始。本书详尽解析了BIOS/UEFI固件在系统初始化中的角色，特别是它们如何建立初步的内存映射、初始化必要的硬件控制器。随后，我们追溯引导加载程序（Bootloader，如GRUB/U-Boot）的工作流程，它如何从存储介质中加载内核映像，并最终将控制权安全地移交给内核的初始化代码。这一过程的每一步都伴随着对硬件资源的细致抢占和配置，是理解操作系统“苏醒”的关键。 3. 中断与异常处理： 中断是OS与外部世界以及内部组件通信的唯一异步机制。本书详细剖析了中断描述符表（IDT）、中断向量的映射，以及中断处理程序（ISR）的执行流程。不同于简单的设备驱动通知，我们深入讨论了硬件中断的延迟、可屏蔽性（Maskable）与不可屏蔽性（Non-Maskable）中断的处理策略，以及如何通过中断机制实现上下文切换的触发。 第二部分：内存的艺术——虚拟化与保护 内存管理是操作系统的核心职能之一，它决定了系统的并发能力和资源的隔离程度。 4. 分段与分页机制的演进： 虽然现代系统主要依赖分页，但本书并未跳过分段的历史背景，以更好地理解虚拟地址到物理地址转换的演变。重点聚焦于现代分页系统的结构，如页表（Page Table）的层级结构（二级、三级或四级页表），TLB（Translation Lookaside Buffer）的工作原理及其对性能的巨大影响。我们探讨了操作系统如何维护和操作这些硬件数据结构。 5. 虚拟内存管理（Virtual Memory Management）： 虚拟内存不仅是抽象工具，更是安全屏障。本书详细阐述了页错误（Page Fault）的处理流程，从捕获错误到页表项的查找与更新，再到页的调入（Page-in）或换出（Page-out）。我们深入探讨了内存分配算法（如伙伴系统Buddy System、slab分配器）的设计哲学，以及内核如何管理“脏页”和“缓存页”的生命周期。 6. 内核空间与用户空间的隔离： 深入分析了地址空间布局随机化（ASLR）的实现细节，它是如何通过随机化关键代码段和库的位置，有效对抗基于地址预测的攻击。同时，也分析了共享内存（如mmap）机制如何在保持隔离性的同时，提供高效的进程间通信手段。 第三部分：进程、线程与调度——并发的艺术 并发是现代计算的常态，操作系统必须精妙地管理CPU时间片，以实现公平、高效的资源分配。 7. 进程与上下文切换： 本书从“任务”的角度出发，定义了进程的结构（PCB/Task Struct）及其在内存中的表示。我们详细分解了上下文切换（Context Switch）的每一步操作：保存所有寄存器状态、更新页表基址、切换内核栈指针等。我们揭示了内核如何通过精心设计的上下文切换流程，确保切换的原子性和最小化开销。 8. 线程模型与用户级/内核级线程： 对比分析了用户级线程库（如旧版pthreads）与内核级线程模型的优缺点。重点讲解了现代系统中，内核如何将多个用户线程映射到同一个或多个内核线程上，以及这种多对多模型如何平衡系统调度的粒度和用户控制的需求。 9. CPU调度算法的深度解析： 本书对调度器进行了彻底的解剖。不仅涵盖了经典的先来先服务（FCFS）、轮转（Round Robin），更将笔墨集中于现代、复杂的调度策略，如完全公平调度器（CFS）在Linux中的实现。我们详细解析了“虚拟运行时”（vruntime）的概念，以及调度器如何通过红黑树结构高效地选择下一个可运行的进程，以保证低延迟和高吞吐量的平衡。 第四部分：同步、I/O与设备交互——系统的生命线 进程间的协调与数据的输入/输出是操作系统提供服务的基础。 10. 并发控制与同步原语： 本书严肃对待并发编程中的“竞态条件”问题。详细介绍了互斥锁（Mutexes）、信号量（Semaphores）和条件变量（Condition Variables）的内核级实现细节。重点对比了忙等待（Spinlocks）与阻塞等待（Blocking Locks）的应用场景，以及在多核系统下，如何利用硬件提供的原子指令（如CAS，Compare-and-Swap）来实现高效、无锁的数据结构。 11. 系统调用机制： 系统调用是用户程序请求内核服务的唯一合法途径。我们分析了系统调用的入口和出口机制（如`syscall`/`sysenter`指令），参数的传递方式，以及内核如何进行参数验证和权限检查。这部分内容揭示了用户空间程序如何安全地“跨越”边界，进入受保护的内核世界。 12. I/O子系统与设备驱动： 现代I/O的复杂性远超早期的轮询模式。本书深入研究了中断驱动I/O、DMA（直接内存访问）的工作流程，分析了操作系统如何使用DMA引擎在不占用CPU资源的情况下，将数据直接传输到用户缓冲区。此外，对异步I/O（AIO）和I/O多路复用技术（如`select`/`poll`/`epoll`）的底层机制进行了深入的剖析，解释了高性能网络服务器如何实现高并发连接。 结语：面向未来的系统设计 《深入理解操作系统：从硬件到用户空间》不仅是回顾既有技术的教科书，更是对未来系统设计趋势的思考。通过对虚拟化技术（如KVM）如何与内核紧密协作的探讨，以及对微内核与宏内核设计哲学的对比分析，本书旨在培养读者具备从系统底层审视和设计复杂软件架构的能力。 适用对象： 系统程序员、编译器开发者、高性能计算工程师、需要深入理解Linux/Unix内核原理的软件架构师，以及所有对计算科学的底层逻辑充满好奇心的技术爱好者。阅读本书后，您将不再把操作系统视为一个抽象的“服务提供者”，而是能够理解其内部运行逻辑的强大机器。

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我夺走了它的处女评价。。。。其实我正在图书馆刷这本书。

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