計算機操作係統(第四版)(湯小丹)

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湯小丹 著
圖書標籤:
  • 操作係統
  • 計算機科學
  • 湯小丹
  • 第四版
  • 教材
  • 高等教育
  • 計算機基礎
  • 係統編程
  • 內核
  • 原理
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齣版社: 西安電子科技大學齣版社
ISBN:9787560633503
版次:4
商品編碼:12251175
包裝:平裝
開本:16
齣版時間:2014-05-01
用紙:膠版紙

具體描述

內容簡介

  

本教材對傳統操作係統(OS)和現代操作係統均做瞭較為全麵的介紹。全書共分12章:第一章為操作係統引論,介紹瞭OS的發展、傳統OS和現代OS的特徵及功能;第二和第三章深入闡述瞭進程和綫程管理、進程同步、處理機調度和死鎖;第四和第五章對連續和離散存儲器管理方式及虛擬存儲器進行瞭介紹;第六章自下而上地對I/O係統的各個層次做瞭較為係統的闡述;第七和第八章介紹瞭文件係統和磁盤存儲器管理;第九章對用戶接口以及接口的實現方法做瞭介紹;從第十章開始到第十二章是與目前OS發展現狀緊密相關的內容,分彆介紹瞭多處理機OS、網絡OS、多媒體OS以及係統安全性。

本教材可作為計算機類專業的本科生教材,也可作為研究生教材,還可供從事計算機及通信工作的相關科技人員參考。

本教材內容基本覆蓋瞭全國研究生招生考試操作係統課程考試大綱的主要內容,故也可作為考研的復習、輔導用書。


  


《計算機係統原理與實踐》 內容概述: 本書旨在係統性地介紹計算機係統底層的運作機製,為讀者構建一個紮實的計算機科學基礎。我們深入探討瞭計算機硬件與軟件交互的核心概念,從最基礎的二進製錶示到復雜的係統級抽象,層層剝離,力求揭示計算機如何執行指令、管理資源以及提供服務。 核心內容詳述: 數字邏輯與計算機組成: 我們將從最基本的邏輯門電路開始,逐步構建齣更復雜的組閤邏輯和時序邏輯電路,如加法器、寄存器、計數器等。在此基礎上,詳細闡述CPU的結構與工作原理,包括指令集架構(ISA)、流水綫技術、緩存機製等,解釋指令如何在CPU內部被解碼、執行和寫迴。同時,我們將探討內存層次結構,包括緩存、主存和外存,分析它們的工作原理、性能特點以及數據在不同層次間的傳輸過程。 數據錶示與運算: 本章詳細介紹計算機中數據的二進製錶示方法,包括整數(有符號和無符號)、浮點數以及字符的編碼方式。深入講解各種算術和邏輯運算在二進製層麵的實現,以及溢齣等問題的處理。理解數據在計算機內部的精確錶示是後續學習的關鍵。 指令集架構(ISA)與匯編語言: 我們將介紹不同類型的指令集架構,如CISC和RISC,並重點講解一種典型的精簡指令集(RISC)架構。讀者將學習匯編語言的基本語法,包括指令格式、尋址模式、寄存器使用等。通過編寫簡單的匯編程序,直觀地理解高級語言代碼是如何被翻譯成機器執行的指令序列的。 計算機體係結構與互聯: 探討不同類型的計算機體係結構,如馮·諾依曼結構和哈佛結構,分析它們的優缺點。詳細介紹總綫係統的工作原理,包括地址總綫、數據總綫和控製總綫的作用,以及不同總綫協議的特點。我們將分析I/O設備如何通過接口與CPU和內存進行交互,以及中斷和DMA(直接內存訪問)等機製如何提高係統效率。 程序執行的生命周期: 追溯一個程序從源代碼到在計算機上運行的完整過程。我們將詳細介紹編譯器、匯編器和鏈接器的作用,以及可執行文件的格式。深入講解程序加載器的工作原理,包括內存映像、地址重定位和共享庫的使用。理解程序是如何被加載到內存中,以及如何由操作係統調度執行,是掌握係統運行機製的關鍵。 虛擬內存與內存管理: 介紹虛擬內存的概念,包括頁式管理、段式管理以及段頁式管理。詳細講解頁錶、TLB(Translation Lookaside Buffer)等硬件機製如何實現虛擬地址到物理地址的轉換。分析內存分配、迴收以及頁麵置換算法(如LRU、FIFO)的工作原理,以及它們如何影響程序的性能和係統的穩定性。 進程與綫程管理: 深入理解進程的概念,包括進程的創建、終止、狀態轉換以及進程間通信(IPC)的各種機製,如管道、消息隊列、共享內存等。介紹綫程的概念,分析綫程與進程的區彆和聯係,以及多綫程編程中的同步與互斥問題,如信號量、互斥鎖和條件變量。 存儲係統與文件係統: 詳細介紹存儲設備的工作原理,包括硬盤驅動器、固態硬盤(SSD)等。深入講解文件係統的概念,包括文件、目錄、inode、塊組等基本組成部分。分析不同文件係統的特點,如FAT、NTFS、ext4等,以及文件係統的緩存、日誌和恢復機製。 I/O係統與設備驅動: 探討I/O係統的整體設計,包括緩衝、緩存和異步I/O等技術。介紹設備驅動程序在操作係統中的作用,以及驅動程序的編寫和加載機製。分析常見的I/O設備(如鍵盤、鼠標、顯示器、網絡接口)是如何通過驅動程序與操作係統進行交互的。 並發與並行: 區分並發和並行的概念,並探討如何在多核處理器環境下實現高效的並發和並行計算。介紹多綫程模型、並行計算模型(如MPI、OpenMP)以及相關的同步和通信技術。 學習目標: 通過學習本書,讀者將能夠: 理解計算機硬件的基本工作原理,包括CPU、內存和I/O設備的交互。 掌握數據在計算機內部的錶示和運算方法。 理解指令集架構和匯編語言,並能分析程序執行的底層細節。 掌握操作係統提供的核心服務,如進程管理、內存管理和文件係統。 對虛擬內存、並發和並行等高級概念有深入的認識。 為進一步學習計算機網絡、分布式係統、編譯器等相關領域打下堅實的基礎。 本書適閤計算機科學、軟件工程、電子工程等專業的學生,以及對計算機係統底層運作機製感興趣的從業人員閱讀。我們鼓勵讀者通過實踐和實驗來加深對理論知識的理解,從而成為一名更優秀的計算機係統工程師。

用戶評價

評分

關於文件係統那一章,我必須說,它徹底改變瞭我對文件和目錄的認知。我們平時上網、下載、存儲文件,都是非常自然而然的事情,但背後卻有著復雜而精妙的設計。這本書沒有止步於講解文件是什麼、目錄樹是怎麼組織的,它深入到瞭文件係統的內部實現。它詳細地剖析瞭文件的結構,包括元數據(inode)和數據塊是如何關聯的,讓我明白瞭為什麼我們刪除文件後,數據並沒有立刻消失,而是文件係統中的指針被清除瞭。這一點非常關鍵,讓我對數據恢復有瞭更深的理解。更讓我驚嘆的是,它對不同文件係統(如FAT、NTFS、Ext4)的介紹。它不是簡單地列齣它們的特點,而是分析瞭它們在設計理念上的差異,比如在文件大小限製、目錄結構、權限管理等方麵的取捨。讀完這部分,我纔真正理解瞭為什麼不同的操作係統會選擇不同的文件係統,以及它們各自的優缺點在哪裏。書裏還講解瞭文件的讀寫過程,包括文件係統的緩存機製,這讓我明白瞭為什麼有時候讀寫速度會很快,有時候又會比較慢。這種對細節的深入挖掘,以及對不同實現方式的對比分析,讓我對文件係統的理解上升到瞭一個新的高度。我甚至還去查閱瞭一些關於特定文件係統的更詳細資料,發現這本書提供的基礎知識非常紮實,能夠幫助我快速理解更深入的內容。

評分

這本書,說實話,拿到手的時候,我腦子裏一閃而過的念頭是“又是一本厚厚的理論書”,畢竟“計算機操作係統”這個名字本身就帶著一股子硬核氣息。然而,當我翻開第一頁,特彆是看到前麵幾個章節的圖解和案例時,那種刻闆印象就被打破瞭。作者並沒有上來就拋齣一堆抽象的概念,而是用一種非常直觀的方式,層層遞進地講解瞭操作係統的基本原理。比如,關於進程的概念,它不是孤零零地齣現,而是結閤瞭我們日常使用的電腦和手機的例子,一下子就能明白為什麼需要進程,以及進程之間是如何切換和管理的。這種“從實踐到理論”的講解方式,對於我這種更偏嚮於動手實踐的學習者來說,簡直是福音。而且,書中的代碼示例,雖然隻是為瞭說明某個概念,但寫得非常清晰,注釋也很到位,感覺作者真的站在讀者的角度去思考,生怕我們理解不瞭。我尤其喜歡它對並發和同步的講解,這部分內容往往是新手最容易感到睏惑的地方。它沒有直接去講復雜的鎖機製,而是先從多綫程共享數據的風險講起,然後引齣互斥和信號量的概念,再逐步深入。每一步都踩得很穩,讓我這個以前對這塊模模糊糊的讀者,逐漸有瞭清晰的認識。我還會時不時地去對照書中提供的例子,在自己的電腦上嘗試模擬一下,雖然不能完全復現書中的情景,但那種“原來是這樣”的頓悟感,是其他很多書都給不瞭的。總而言之,這本書的開篇就給我留下瞭深刻的印象,它成功地將一個復雜的技術領域,以一種更加易於接受和理解的方式呈現齣來。

評分

這本書在對死鎖這一部分的講解,簡直是把我以前模糊的概念徹底梳理瞭一遍。以前學的時候,死鎖聽起來就是一個很嚴重的問題,但具體是怎麼産生的,又該如何避免,總感覺是一知半解。這本書,它從死鎖産生的四個必要條件(互斥、占有並等待、不可剝奪、循環等待)開始講起,用非常典型的例子,比如兩個進程分彆持有對方需要的資源,然後互相等待,生動地展示瞭死鎖是如何形成的。它甚至還給齣瞭銀行傢算法,這個算法聽起來很復雜,但書中通過一步步的推演,讓我明白瞭它是如何通過“安全狀態”的概念來避免死鎖的。我跟著書中的例子,自己手動演算瞭一遍,感覺自己真的理解瞭銀行傢算法的精髓。更重要的是,書裏還講解瞭死鎖的檢測和解除方法。它分析瞭如何通過資源分配圖來檢測死鎖,以及在檢測到死鎖後,可以采取哪些措施來解除,比如進程剝奪資源、進程迴退等。這些方法雖然聽起來有些“暴力”,但在實際應用中,確實是解決死鎖問題的有效手段。我甚至還去思考瞭一下,在我們平時寫的多綫程程序中,哪些操作可能導緻死鎖,以及如何去避免。這本書不僅僅是理論的介紹,更重要的是教會瞭我如何去分析和解決實際問題。

評分

說實話, I/O 係統這一塊,一直是我學習中的一個難點,感覺它又雜又繁,各種設備、各種接口,看得人眼花繚亂。但這本書的處理方式,就像給我在迷霧中點亮瞭一盞燈。它沒有一開始就去講具體的硬件接口,而是從 I/O 設備的分類入手,將它們按照驅動器的性質、數據傳輸方式等進行劃分,讓我對 I/O 設備有瞭一個整體的框架。然後,它循序漸進地講解瞭 I/O 設備的接口、控製器以及它們與 CPU 的交互方式。我特彆喜歡它對中斷和 DMA (Direct Memory Access) 的講解,這兩個概念對於理解 I/O 的效率至關重要。書中的圖示非常清晰地展示瞭中斷是如何工作的,CPU 如何響應中斷,以及中斷服務程序的作用。而 DMA 的講解,則讓我明白瞭為什麼在進行大量數據傳輸時,CPU 能夠從繁重的 I/O 任務中解放齣來。它用瞭一個非常形象的比喻,把 DMA 類比為一個獨立的“搬運工”, CPU 隻需要下達一次指令,搬運工就能自己完成數據的搬運,而 CPU 可以去做其他事情。此外,書裏還對緩衝、緩存、假脫機等 I/O 優化技術進行瞭詳細的介紹,讓我明白瞭為什麼文件讀寫會比直接訪問設備快,以及這些技術是如何協同工作的。讀完這一章,我感覺我對 I/O 係統不再感到陌生和畏懼,而是有瞭一種清晰的認識和掌握感。

評分

這本書在分布式係統這一塊的內容,真的讓我眼前一亮。以前我總覺得分布式係統是一個很高大上的概念,離我們普通程序員很遠。但這本書,它用一種非常循序漸進的方式,把這個復雜的領域給拆解開瞭。它從分布式係統的基本概念入手,比如一緻性、容錯性,然後慢慢深入到分布式進程的通信機製,比如 RPC(遠程過程調用)和消息隊列。我尤其喜歡它對 CAP 定理的講解,這個定理雖然簡短,但卻深刻地揭示瞭分布式係統在一緻性、可用性和分區容錯性之間的取捨。書裏通過具體的例子,解釋瞭為什麼在一個有網絡分區的情況下,係統隻能在這三者之間做齣選擇。此外,它還講解瞭分布式事務,比如兩階段提交(2PC)和三階段提交(3PC),讓我明白瞭在分布式環境下,如何保證數據的一緻性。雖然這些算法的實現細節非常復雜,但書中通過清晰的流程圖和文字說明,讓我對它們的原理有瞭大緻的瞭解。我還對書中提到的分布式鎖和分布式協調服務(如 ZooKeeper)産生瞭濃厚的興趣,感覺這些技術在構建高可用、高性能的分布式係統中扮演著至關重要的角色。

評分

這本書在安全機製那一章的講解,真的讓我有一種如釋重負的感覺。以前總覺得計算機安全離自己很遠,是那些專業安全人員的事情。但這本書,它從操作係統層麵入手,講解瞭各種安全機製的原理和實現,讓我明白瞭為什麼我們的計算機能夠抵禦一些基本的攻擊。它從訪問控製開始講起,講解瞭用戶認證、權限管理等機製,讓我明白瞭為什麼我們需要設置密碼,以及為什麼不同的用戶有不同的權限。然後,它深入到瞭加密技術,比如對稱加密和非對稱加密,讓我明白瞭這些技術是如何保護數據的機密性和完整性的。我印象最深的是它對數字簽名和數字證書的講解,這讓我明白瞭為什麼我們可以在網絡上信任一些網站。此外,書裏還對操作係統的安全漏洞、病毒和惡意軟件的傳播方式以及如何防範進行瞭一些探討,讓我對計算機安全有瞭更深刻的認識。我甚至還去思考瞭一下,在我們的日常使用中,有哪些習慣可能會增加安全風險,以及如何去規避。這本書讓我明白,計算機安全並非遙不可及,而是與我們息息相關的。

評分

這本書在數據庫係統那一章的講解,真的讓我受益匪淺。我們平時使用的很多軟件,背後都離不開數據庫的支持,但我們往往隻關注如何使用 SQL 語句去操作數據,卻很少去瞭解數據庫是如何工作的。這本書,它從數據庫係統的基本概念講起,比如事務、ACID 特性,讓我明白瞭為什麼數據庫要提供這些機製來保證數據的完整性和一緻性。它詳細地講解瞭事務的隔離級彆,比如讀未提交、讀已提交、可重復讀和串行化,並且分析瞭不同隔離級彆下的並發問題,比如髒讀、不可重復讀和幻讀。我跟著書中的例子,自己模擬瞭一下不同隔離級彆下的並發場景,感覺自己一下子就明白瞭為什麼需要不同的隔離級彆,以及它們各自的優缺點。更讓我驚訝的是,它還講解瞭數據庫的並發控製技術,比如鎖機製和多版本並發控製(MVCC)。通過 MVCC 的講解,我纔明白為什麼很多現代數據庫能夠同時實現高並發讀寫。此外,它還對數據庫的索引、查詢優化和事務的故障恢復進行瞭深入的探討,讓我對數據庫的內部運作機製有瞭更全麵的認識。

評分

我真的要好好誇誇這本書在內存管理這一章的處理方式。以前學操作係統,提到內存管理,我腦袋裏就隻會想到物理內存、虛擬內存這些名詞,感覺像是在和一堆看不見摸不著的東西打交道。但這本書,它把這些概念具象化瞭。它用非常生動的比喻,比如把內存比作一個大倉庫,進程就是需要存放貨物(數據)的客戶,而操作係統就是倉庫管理員。管理員需要閤理地分配空間,確保每個客戶都能拿到足夠的位置,同時還要防止他們之間發生衝突。然後,它詳細地講解瞭分頁、分段這些內存管理技術,並且把它們放到具體的場景下去說明。比如,它會講到當內存不足的時候,操作係統是如何通過頁麵置換算法來騰齣空間的,還分析瞭各種置換算法的優缺點。我當時就覺得,哇,原來內存管理不是那麼冰冷的技術術語堆砌,而是充滿智慧和權衡的藝術。書裏還用圖示清晰地展示瞭頁錶、快錶這些結構,我跟著圖一點點理清瞭虛擬地址如何映射到物理地址的過程,感覺自己終於抓住瞭內存管理的“脈搏”。而且,它還提到瞭內存碎片的問題,並且給齣瞭解決方案,比如內存壓縮。這部分內容對於我理解為什麼程序運行久瞭會變慢,以及如何優化內存使用,提供瞭非常有價值的視角。我甚至還嘗試在Linux環境下,用一些命令去查看內存的分配情況,感覺書裏的知識點真的可以落地。這本書的內存管理部分,絕對是我學習過程中一個重要的裏程碑。

評分

對於進程調度這一塊,我真的要給這本書點個大大的贊!以前我總是覺得,進程就是一股腦地往 CPU 上擠,然後 CPU 忙不過來就切換。但這本書,它讓我看到瞭進程調度背後的“智慧”。它從為什麼需要進程調度開始,引齣瞭 CPU 時間片輪轉、優先級調度、短作業優先等等各種經典的調度算法。而且,它不是簡單地羅列這些算法,而是詳細地分析瞭每種算法的原理、優缺點,並且用圖錶和數學公式清晰地展示瞭它們的性能指標,比如平均周轉時間、平均等待時間等等。我印象最深的是它對“公平性”和“吞吐量”這兩個概念的講解,讓我明白瞭不同的調度算法在追求目標上是有側重的。比如,短作業優先算法雖然能夠提高吞吐量,但可能會讓長作業餓死。而輪轉法雖然公平,但上下文切換的開銷可能會影響效率。書裏還提到瞭實時調度,這讓我明白瞭為什麼有些應用對時間的要求如此之高。而且,它還講解瞭多級反饋隊列調度,這個算法聽起來就很高深,但書中通過精巧的設計,將不同的調度算法巧妙地結閤起來,以達到更好的整體效果。我跟著書裏的例子,模擬瞭一下進程在不同調度算法下的執行順序,感覺自己真的掌握瞭進程調度的核心思想。

評分

這本書在網絡通信協議那一塊的內容,簡直是為我打開瞭新世界的大門。以前我對網絡協議的理解,僅僅停留在 HTTP 協議,知道它可以用來訪問網頁。但這本書,它從底層的 TCP/IP 協議棧開始講起,詳細地剖析瞭每一層協議的作用,包括物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層和應用層。它用非常清晰的圖示,展示瞭數據在不同層之間的封裝和解封裝過程,讓我明白瞭為什麼一個簡單的數據包,在網絡中能夠層層傳遞,最終到達目的地。我尤其喜歡它對 TCP 協議的講解,比如三次握手和四次揮手的過程,讓我明白瞭 TCP 是如何建立可靠的連接,以及如何保證數據的有序傳輸。它還講解瞭 UDP 協議,讓我明白瞭 UDP 的無連接、不可靠特性,以及它在某些場景下的優勢。此外,書裏還對 DNS 協議、HTTP 協議、FTP 協議等常見的應用層協議進行瞭深入的介紹,讓我明白瞭這些協議是如何協同工作的,從而實現我們日常的網絡通信。我甚至還去嘗試用 Wireshark 抓包分析瞭一下,感覺書裏的知識點真的可以落地。

評分

感謝快遞員叔叔,大過年的還給送到傢!祝京東所有工作人員狗年旺旺旺!身體健康,萬事如意,闔傢團圓,新年快樂!

評分

感謝快遞員叔叔,大過年的還給送到傢!祝京東所有工作人員狗年旺旺旺!身體健康,萬事如意,闔傢團圓,新年快樂!

評分

物流方便,迅速退訂無憂慮。

評分

哎呦,不錯哦,還可以,是新書

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物流方便,迅速退訂無憂慮。

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物流方便,迅速退訂無憂慮。

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哎呦,不錯哦,還可以,是新書

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書有點皺,不過看在要絕版瞭,還是勉為其難的接受瞭。京東快遞沒得說,還是很快。

評分

書有點皺,不過看在要絕版瞭,還是勉為其難的接受瞭。京東快遞沒得說,還是很快。

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