深入理解计算机系统(原书第3版)操作系统 兰德尔 计算机操作系统 计算机科学丛书 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[美] 兰德尔E.布莱恩特(Randal E.Bry 著

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店铺： 恒久图书专营店

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111544937

商品编码：27399046322

包装：平装

出版时间：2016-11-01

深入理解计算机系统（原书第3版）
	定价	139.00
	出版社	机械工业出版社
	版次	1
	出版时间	2016年12月
	开本	16开
	作者	[美] 兰德尔 E.布莱恩特（Randal E.·Bryant） 著；龚奕利，贺莲 译
	装帧	平装
	页数
	字数
	ISBN编码	9787111544937

第二版销售突破100000册，第三版重磅上市！

理解计算机系统首*书目， 10余万程序员的共同选择

卡内基-梅隆、北京大学、清华大学、上海交通大学等国内外众多知名高校选用指定教材

从程序员视角全面剖析的实现细节，使读者深刻理解程序的行为，将所有计算机系统的相关知识融会贯通。

新版本全面基于X86-64位处理器

全新的阅读和学习体验：由国内名师录制章前导读，使读者可以了解各章的重点内容和知识关联，形成关于计算机系统的知识架构。并开设了本书的网络社区，读者可加入社区，获得本书相关学习资源，了解活动信息。

基于该教材的北大“计算机系统导论”课程实施已有五年，得到了学生的广泛赞誉，学生们通过这门课程的学习建立了完整的计算机系统的知识体系和整体知识框架，养成了良好的编程习惯并获得了编写高性能、可移植和健壮的程序的能力，奠定了后续学习操作系统、编译、计算机体系结构等专业课程的基础。北大的教学实践表明，这是一本值得推荐采用的好教材。本书第3版采用*新x86-64架构来贯穿各部分知识。我相信，该书的出版将有助于国内计算机系统教学的进一步改进，为培养从事系统级创新的计算机人才奠定很好的基础。

—— 梅 宏 中国科学院院士/发展中国家科学院院士

以低年级开设“深入理解计算机系统”课程为基础，我先后在复旦大学和上海交通大学软件学院主导了激进的教学改革……现在我课题组的青年教师全部是首批经历此教学改革的学生。本科的扎实基础为他们从事系统软件的研究打下了良好的基础……师资力量的补充又为推进更加激进的教学改革创造了条件。

—— 臧斌宇 上海交通大学软件学院院长

   
    前言    

   
本书（简称CS:APP）的主要读者是计算机科学家、计算机工程师，以及那些想通过学习计算机系统的内在运作而能够写出更好程序的人。

我们的目的是解释所有计算机系统的本质概念，并向你展示这些概念是如何实实在在地影响应用程序的正确性、性能和实用性的。其他的系统类书籍都是从构建者的角度来写的，讲述如何实现硬件或系统软件，包括操作系统、编译器和网络接口。而本书是从程序员的角度来写的，讲述应用程序员如何能够利用系统知识来编写出更好的程序。当然，学习一个计算机系统应该做些什么，是学习如何构建一个计算机系统的很好的出发点，所以，对于希望继续学习系统软硬件实现的人来说，本书也是一本很有价值的介绍性读物。大多数系统书籍还倾向于重点关注系统的某一个方面，比如：硬件架构、操作系统、编译器或者网络。本书则以程序员的视角统一覆盖了上述所有方面的内容。

如果你研究和领会了这本书里的概念，你将开始成为极少数的“牛人”，这些“牛人”知道事情是如何运作的，也知道当事情出现故障时如何修复。你写的程序将能够更好地利用操作系统和系统软件提供的功能，对各种操作条件和运行时参数都能正确操作，运行起来更快，并能避免出现使程序容易受到网络攻击的缺陷。同时，你也要做好更深入探究的准备，研究像编译器、计算机体系结构、操作系统、嵌入式系统、网络互联和网络安全这样的高级题目。

读者应具备的背景知识本书的重点是执行x86-64机器代码的系统。对英特尔及其竞争对手而言，x86-64是他们自1978年起，以8086微处理器为代表，不断进化的最新成果。按照英特尔微处理器产品线的命名规则，这类微处理器俗称为“x86”。随着半导体技术的演进，单芯片上集成了更多的晶体管，这些处理器的计算能力和内存容量有了很大的增长。在这个过程中，它们从处理16位字，发展到引入IA32处理器处理32位字，再到最近的x86-64处理64位字。

我们考虑的是这些机器如何在Linux操作系统上运行C语言程序。Linux是众多继承自最初由贝尔实验室开发的Unix的操作系统中的一种。这类操作系统的其他成员包括Solaris、FreeBSD和MacOS X。近年来，由于Posix和标准Unix规范的标准化努力，这些操作系统保持了高度兼容性。因此，本书内容几乎直接适用于这些“类Unix”操作系统。

文中包含大量已在Linux系统上编译和运行过的程序示例。我们假设你能访问一台这样的机器，并且能够登录，做一些诸如切换目录之类的简单操作。如果你的计算机运行的是Microsoft Windows系统，我们建议你选择安装一个虚拟机环境（例如VirtualBox或者VMWare），以便为一种操作系统（客户OS）编写的程序能在另一种系统（宿主OS）上运行。

我们还假设你对C和C++有一定的了解。如果你以前只有Java经验，那么你需要付出更多的努力来完成这种转换，不过我们也会帮助你。Java和C有相似的语法和控制语句。不过，有一些C语言的特性（特别是指针、显式的动态内存分配和格式化I/O）在Java中都是没有的。所幸的是，C是一个较小的语言，在Brian Kernighan和Dennis Ritchie经典的“K&R;”文献中得到了清晰优美的描述[61]。无论你的编程背景如何，都应该考虑将K&R;作为个人系统藏书的一部分。如果你只有使用解释性语言的经验，如Python、Ruby或Perl，那么在使用本书之前，需要花费一些时间来学习C。

本书的前几章揭示了C语言程序和它们相对应的机器语言程序之间的交互作用。机器语言示例都是用运行在x86-64处理器上的GNU GCC编译器生成的。我们不需要你以前有任何硬件、机器语言或是汇编语言编程的经验。

给C语言初学者 关于C编程语言的建议为了帮助C语言编程背景薄弱（或全无背景）的读者，我们在书中加入了这样一些专门的注释来突出C中一些特别重要的特性。我们假设你熟悉C++或Java。

如何阅读此书从程序员的角度学习计算机系统是如何工作的会非常有趣，主要是因为你可以主动地做这件事情。无论何时你学到一些新的东西，都可以马上试验并且直接看到运行结果。事实上，我们相信学习系统的唯一方法就是做（do）系统，即在真正的系统上解决具体的问题，或是编写和运行程序。

这个主题观念贯穿全书。当引入一个新概念时，将会有一个或多个练习题紧随其后，你应该马上做一做来检验你的理解。这些练习题的解答在每章的末尾。当你阅读时，尝试自己来解答每个问题，然后再查阅答案，看自己的答案是否正确。除第1章外，每章后面都有难度不同的家庭作业。对每个家庭作业题，我们标注了难度级别：

只需要几分钟。几乎或完全不需要编程。

可能需要将近20分钟。通常包括编写和测试一些代码。（许多都源自我们在考试中出的题目。）需要很大的努力，也许是1～2个小时。一般包括编写和测试大量的代码。

一个实验作业，需要将近10个小时。


内容简介

　　和第2版相比，本版内容上*大的变化是，从以IA32和x86-64为基础转变为完全以x86-64为基础。主要更新如下：

　　基于x86-64，大量地重写代码，首次介绍对处理浮点数据的程序的机器级支持。

　　处理器体系结构修改为支持64位字和操作的设计。

　　引入更多的功能单元和更复杂的控制逻辑，使基于程序数据流表示的程序性能模型预测更加可靠。

　　扩充关于用GOT和PLT创建与位置无关代码的讨论，描述了更加强大的链接技术（比如库打桩）。

　　增加了对信号处理程序更细致的描述，包括异步信号安全的函数等。

　　采用新函数，更新了与协议无关和线程安全的网络编程。

作者简介

　　Randal E. Bryant，1981年于麻省理工学院获得计算机博士学位，1984年至今一直任教于卡内基-梅隆大学。现任卡内基-梅隆大学计算机科学学院院长、教授，同时还受邀任教于电子和计算机工程系。他从事本科生和研究生计算机系统方面课程的教学近40年。他和O’Hallaron教授一起在卡内基梅隆大学开设了15-213课程“计算机系统导论”，那便是本书的基础。他还是ACM院士、IEEE院士、美国国家工程院院士和美国人文与科学研究院院士。其研究成果被Intel、IBM、Fujitsu和Microsoft等主要计算机制造商使用，他还因研究获得过Semiconductor Research Corporation、ACM、IEEE颁发的多项大奖。
　　

　　David R. O’Hallaron卡内基梅隆大学电子和计算机工程系教授。在弗吉尼亚大学（University of Virginia）获得计算机科学的博士学位，2007年-2010年为Intel匹兹堡实验室主任。他教授本科生和研究生的计算机系统方面的课程已有20余年，并和Bryant教授一起开设了“计算机系统导论”课程。曾获得CMU计算机学院颁发的Herbert Simon杰出教学奖。他主要从事计算机系统领域的研究，与Quake项目成员一起获得过高性能计算领域中的*高国际奖项——Gordon Bell奖。他目前的工作重点是研究自动分级（autograding）概念，即评价其他程序质量的程序。

目录

出版者的话

中文版序一

中文版序二

译者序

前言

关于作者

第1章　计算机系统漫游1

1.1　信息就是位+上下文1

1.2　程序被其他程序翻译成不同的格式3

1.3　了解编译系统如何工作是大有益处的4

1.4　处理器读并解释储存在内存中的指令5

1.4.1　系统的硬件组成5

1.4.2　运行hello程序7

1.5　高速缓存至关重要9

1.6　存储设备形成层次结构9

1.7　操作系统管理硬件10

1.7.1　进程11

1.7.2　线程12

1.7.3　虚拟内存12

1.7.4　文件14

1.8　系统之间利用网络通信14

1.9　重要主题16

1.9.1　Amdahl定律16

1.9.2　并发和并行17

1.9.3　计算机系统中抽象的重要性19

1.10　小结20

参考文献说明20

练习题答案20

第一部分

程序结构和执行

第2章　信息的表示和处理22

2.1　信息存储24

2.1.1　十六进制表示法25

2.1.2　字数据大小27

2.1.3　寻址和字节顺序29

2.1.4　表示字符串34

2.1.5　表示代码34

2.1.6　布尔代数简介35

2.1.7　C语言中的位级运算37

2.1.8　C语言中的逻辑运算39

2.1.9　C语言中的移位运算40

2.2　整数表示41

2.2.1　整型数据类型42

2.2.2　无符号数的编码43

2.2.3　补码编码44

2.2.4　有符号数和无符号数之间的转换49

2.2.5　C语言中的有符号数与无符号数52

2.2.6　扩展一个数字的位表示54

2.2.7　截断数字56

2.2.8　关于有符号数与无符号数的建议58

2.3　整数运算60

2.3.1　无符号加法60

2.3.2　补码加法62

2.3.3　补码的非66

2.3.4　无符号乘法67

2.3.5　补码乘法67

2.3.6　乘以常数70

2.3.7　除以2的幂71

2.3.8　关于整数运算的最后思考74

2.4　浮点数75

2.4.1　二进制小数76

2.4.2　IEEE浮点表示78

2.4.3　数字示例79

2.4.4　舍入83

2.4.5　浮点运算85

2.4.6　C语言中的浮点数86

2.5　小结87

参考文献说明88

家庭作业88

练习题答案97

第3章　程序的机器级表示109

3.1　历史观点110

3.2　程序编码113

3.2.1　机器级代码113

3.2.2　代码示例114

3.2.3　关于格式的注解117

3.3　数据格式119

3.4　访问信息119

3.4.1　操作数指示符121

3.4.2　数据传送指令122

3.4.3　数据传送示例125

3.4.4　压入和弹出栈数据127

3.5　算术和逻辑操作128

3.5.1　加载有效地址129

3.5.2　一元和二元操作130

3.5.3　移位操作131

3.5.4　讨论131

3.5.5　特殊的算术操作133

3.6　控制135

3.6.1　条件码135

3.6.2　访问条件码136

3.6.3　跳转指令138

3.6.4　跳转指令的编码139

3.6.5　用条件控制来实现条件分支…141

3.6.6　用条件传送来实现条件分支…145

3.6.7　循环149

3.6.8　switch语句159

3.7　过程164

3.7.1　运行时栈164

3.7.2　转移控制165

3.7.3　数据传送168

3.7.4　栈上的局部存储170

3.7.5　寄存器中的局部存储空间172

3.7.6　递归过程174

3.8　数组分配和访问176

3.8.1　基本原则176

3.8.2　指针运算177

3.8.3　嵌套的数组178

3.8.4　定长数组179

3.8.5　变长数组181

3.9　异质的数据结构183

3.9.1　结构183

3.9.2　联合186

3.9.3　数据对齐189

3.10　在机器级程序中将控制与数据结合起来192

3.10.1　理解指针192

3.10.2　应用：使用GDB调试器193

3.10.3　内存越界引用和缓冲区溢出194

3.10.4　对抗缓冲区溢出攻击198

3.10.5　支持变长栈帧201

3.11　浮点代码204

3.11.1　浮点传送和转换操作205

3.11.2　过程中的浮点代码209

3.11.3　浮点运算操作210

3.11.4　定义和使用浮点常数212

3.11.5　在浮点代码中使用位级操作212

3.11.6　浮点比较操作213

3.11.7　对浮点代码的观察结论215

3.12　小结216

参考文献说明216

家庭作业216

练习题答案226

第4章　处理器体系结构243

4.1　Y86-64指令集体系结构245

4.1.1　程序员可见的状态245

4.1.2　Y86-64指令245

4.1.3　指令编码246

4.1.4　Y86-64异常250

4.1.5　Y86-64程序251

4.1.6　一些Y86-64指令的详情255

4.2　逻辑设计和硬件控制语言HCL256

4.2.1　逻辑门257

4.2.2　组合电路和HCL布尔表达式257

4.2.3　字级的组合电路和HCL整数表达式258

4.2.4　集合关系261

4.2.5　存储器和时钟262

4.3　Y86-64的顺序实现264

4.3.1　将处理组织成阶段264

4.3.2　SEQ硬件结构272

4.3.3　SEQ的时序274

4.3.4　SEQ阶段的实现277

4.4　流水线的通用原理282

4.4.1　计算流水线282

4.4.2　流水线操作的详细说明284

4.4.3　流水线的局限性284

4.4.4　带反馈的流水线系统287

4.5　Y86-64的流水线实现288

4.5.1　SEQ+：重新安排计算阶段288

4.5.2　插入流水线寄存器289

4.5.3　对信号进行重新排列和标号292

4.5.4　预测下一个PC293

4.5.5　流水线冒险295

4.5.6　异常处理306

4.5.7　PIPE各阶段的实现308

4.5.8　流水线控制逻辑314

4.5.9　性能分析322

4.5.10　未完成的工作323

4.6　小结325

参考文献说明326

家庭作业327

练习题答案331

第5章　优化程序性能341

5.1　优化编译器的能力和局限性342

5.2　表示程序性能345

5.3　程序示例347

5.4　消除循环的低效率350

5.5　减少过程调用353

5.6　消除不必要的内存引用354

5.7　理解现代处理器357

5.7.1　整体操作357

5.7.2　功能单元的性能361

5.7.3　处理器操作的抽象模型362

5.8　循环展开366

5.9　提高并行性369

5.9.1　多个累积变量370

5.9.2　重新结合变换373

5.10　优化合并代码的结果小结377

5.11　一些限制因素378

5.11.1　寄存器溢出378

5.11.2　分支预测和预测错误处罚379

5.12　理解内存性能382

5.12.1　加载的性能382

5.12.2　存储的性能383

5.13　应用：性能提高技术387

5.14　确认和消除性能瓶颈388

5.14.1　程序剖析388

5.14.2　使用剖析程序来指导优化390

5.15　小结392

参考文献说明393

家庭作业393

练习题答案395

第6章　存储器层次结构399

6.1　存储技术399

6.1.1　随机访问存储器400

6.1.2　磁盘存储406

6.1.3　固态硬盘414

6.1.4　存储技术趋势415

6.2　局部性418

6.2.1　对程序数据引用的局部性418

6.2.2　取指令的局部性419

6.2.3　局部性小结420

6.3　存储器层次结构421

6.3.1　存储器层次结构中的缓存422

6.3.2　存储器层次结构概念小结424

6.4　高速缓存存储器425

6.4.1　通用的高速缓存存储器组织结构425

6.4.2　直接映射高速缓存427

6.4.3　组相联高速缓存433

6.4.4　全相联高速缓存434

6.4.5　有关写的问题437

6.4.6　一个真实的高速缓存层次结构的解剖438

6.4.7　高速缓存参数的性能影响439

6.5　编写高速缓存友好的代码440

6.6　综合：高速缓存对程序性能的影响444

6.6.1　存储器山444

6.6.2　重新排列循环以提高空间局部性447

6.6.3　在程序中利用局部性450

6.7　小结450

参考文献说明451

家庭作业451

练习题答案459

第二部分

在系统上运行程序

第7章　链接464

7.1　编译器驱动程序465

7.2　静态链接466

7.3　目标文件466

7.4　可重定位目标文件467

7.5　符号和符号表468

7.6　符号解析470

7.6.1　链接器如何解析多重定义的全局符号471

7.6.2　与静态库链接475

7.6.3　链接器如何使用静态库来解析引用477

7.7　重定位478

7.7.1　重定位条目479

7.7.2　重定位符号引用479

7.8　可执行目标文件483

7.9　加载可执行目标文件484

7.10　动态链接共享库485

7.11　从应用程序中加载和链接共享库487

7.12　位置无关代码489

7.13　库打桩机制492

7.13.1　编译时打桩492

7.13.2　链接时打桩492

7.13.3　运行时打桩494

7.14　处理目标文件的工具496

7.15　小结496

参考文献说明497

家庭作业497

练习题答案499

第8章　异常控制流501

8.1　异常502

8.1.1　异常处理503

8.1.2　异常的类别504

8.1.3　Linux/x86-64系统中的异常505

8.2　进程508

8.2.1　逻辑控制流508

8.2.2　并发流509

8.2.3　私有地址空间509

8.2.4　用户模式和内核模式510

8.2.5　上下文切换511

8.3　系统调用错误处理512

8.4　进程控制513

8.4.1　获取进程ID513

8.4.2　创建和终止进程513

8.4.3　回收子进程516

8.4.4　让进程休眠521

8.4.5　加载并运行程序521

8.4.6　利用fork和execve运行程序524

8.5　信号526

8.5.1　信号术语527

8.5.2　发送信号528

8.5.3　接收信号531

8.5.4　阻塞和解除阻塞信号532

8.5.5　编写信号处理程序533

8.5.6　同步流以避免讨厌的并发错误540

8.5.7　显式地等待信号543

8.6　非本地跳转546

8.7　操作进程的工具550

8.8　小结550

参考文献说明550

家庭作业550

练习题答案556

第9章　虚拟内存559

9.1　物理和虚拟寻址560

9.2　地址空间560

9.3　虚拟内存作为缓存的工具561

9.3.1　DRAM缓存的组织结构562

9.3.2　页表562

9.3.3　页命中563

9.3.4　缺页564

9.3.5　分配页面565

9.3.6　又是局部性救了我们565

9.4　虚拟内存作为内存管理的工具565

9.5　虚拟内存作为内存保护的工具567

9.6　地址翻译567

9.6.1　结合高速缓存和虚拟内存570

9.6.2　利用TLB加速地址翻译570

9.6.3　多级页表571

9.6.4　综合：端到端的地址翻译573

9.7　案例研究：Intel Core i7/Linux内存系统576

9.7.1　Core i7地址翻译576

9.7.2　Linux虚拟内存系统580

9.8　内存映射582

9.8.1　再看共享对象583

9.8.2　再看fork函数584

9.8.3　再看execve函数584

9.8.4　使用mmap函数的用户级内存映射585

9.9　动态内存分配587

9.9.1　malloc和free函数587

9.9.2　为什么要使用动态内存分配589

9.9.3　分配器的要求和目标590

9.9.4　碎片591

9.9.5　实现问题592

9.9.6　隐式空闲链表592

9.9.7　放置已分配的块593

9.9.8　分割空闲块594

9.9.9　获取额外的堆内存594

9.9.10　合并空闲块594

9.9.11　带边界标记的合并595

9.9.12　综合：实现一个简单的分配器597

9.9.13　显式空闲链表603

9.9.14　分离的空闲链表604

9.10　垃圾收集605

9.10.1　垃圾收集器的基本知识606

9.10.2　Mark&Sweep;垃圾收集器607

9.10.3　C程序的保守Mark&Sweep608;

9.11　C程序中常见的与内存有关的错误609

9.11.1　间接引用坏指针609

9.11.2　读未初始化的内存609

9.11.3　允许栈缓冲区溢出610

9.11.4　假设指针和它们指向的对象是相同大小的610

9.11.5　造成错位错误611

9.11.6　引用指针，而不是它所指向的对象611

9.11.7　误解指针运算611

9.11.8　引用不存在的变量612

9.11.9　引用空闲堆块中的数据612

9.11.10　引起内存泄漏613

9.12　小结613

参考文献说明613

家庭作业614

练习题答案617

第三部分

程序间的交互和通信

第10章　系统级I/O622　10.1　Unix I/O622

10.2　文件623

10.3　打开和关闭文件624

10.4　读和写文件625

10.5　用RIO包健壮地读写626

10.5.1　RIO的无缓冲的输入输出函数627

10.5.2　RIO的带缓冲的输入函数627

10.6　读取文件元数据632

10.7　读取目录内容633

10.8　共享文件634

10.9　I/O重定向637

10.10　标准I/O638

10.11　综合：我该使用哪些I/O函数？638

10.12　小结640

参考文献说明640

家庭作业640

练习题答案641

第11章　网络编程642

11.1　客户端服务器编程模型642

11.2　网络643

11.3　全球IP因特网646

11.3.1　IP地址647

11.3.2　因特网域名649

11.3.3　因特网连接651

11.4　套接字接口652

11.4.1　套接字地址结构653

11.4.2　socket函数654

11.4.3　connect函数654

11.4.4　bind函数654

11.4.5　listen函数655

11.4.6　accept函数655

11.4.7　主机和服务的转换656

11.4.8　套接字接口的辅助函数660

11.4.9　echo客户端和服务器的示例662

11.5　Web服务器665

11.5.1　Web基础665

11.5.2　Web内容666

11.5.3　HTTP事务667

11.5.4　服务动态内容669

11.6　综合：TINY Web服务器671

11.7　小结678

参考文献说明678

家庭作业678

练习题答案679

第12章　并发编程681

12.1　基于进程的并发编程682

12.2　基于I/O多路复用的并发编程684

12.3　基于线程的并发编程691

12.4　多线程程序中的共享变量696

12.5　用信号量同步线程698

12.6　使用线程提高并行性710

12.7　其他并发问题716

12.8　小结722

参考文献说明723

家庭作业723

练习题答案726

附录A　错误处理729

参考文献733

   

《现代操作系统原理与实践》 概览 《现代操作系统原理与实践》是一本全面深入探讨操作系统核心概念、设计原则以及实际应用的书籍。本书旨在为计算机科学的学生、系统工程师以及任何对操作系统底层运作机制感兴趣的读者提供坚实的基础。不同于仅仅罗列操作系统的功能性描述，本书更侧重于揭示“为什么”以及“如何”——为什么采用某种设计，以及如何实现这些设计，从而让读者能够真正理解操作系统的精髓。 本书的结构严谨，从最基础的进程与线程管理，到复杂的内存管理、文件系统、I/O调度，再到分布式系统和安全性等前沿话题，层层递进，力求让读者对操作系统的各个层面都有清晰的认识。我们不会仅仅停留在理论层面，而是会结合大量的实例、伪代码以及对实际操作系统（如Linux、Windows、macOS）的分析，来阐述抽象的概念。 内容详述 第一部分：操作系统基础 引言：何为操作系统？ 操作系统的定义、角色与目标。 操作系统的历史演进及其对计算机科学的影响。 操作系统内核的结构（单体内核、微内核、混合内核）及各自的优缺点。 系统调用：用户程序与内核交互的桥梁。 进程管理 进程概念： 进程是什么？进程的状态（新建、就绪、运行、等待、终止）。进程的创建与终止。 进程控制块（PCB）： 存储进程信息的数据结构。 进程切换： 上下文切换的过程与开销。 线程模型： 用户级线程与内核级线程的比较。多线程的优势与挑战。 进程与线程同步： 竞态条件、临界区、互斥锁、信号量、管程等同步机制的原理与应用。死锁的概念、条件、检测与避免。 CPU调度 调度目标： 吞吐量、周转时间、等待时间、响应时间。 调度算法： 先来先服务（FCFS）、最短作业优先（SJF）、优先级调度、时间片轮转（Round Robin）等算法的原理、优缺点及适用场景。 多级队列与多级反馈队列调度： 动态调整优先级与时间片的策略。 多处理器调度： 对称多处理（SMP）与非对称多处理（ASMP）。 第二部分：内存管理 内存管理基础 地址转换： 逻辑地址与物理地址的概念。 内存分配： 连续内存分配（固定分区、可变分区）及其碎片问题。 分页： 页、页表、页框的概念。页表查找机制。多级页表、反向页表。 分段： 段、段表。段页式管理。 虚拟内存： 虚拟地址空间的概念。请求分页、页面置换算法（FIFO、LRU、Optimal、Clock等）的原理与性能分析。颠簸（Thrashing）现象及其解决办法。 内存保护与共享 内存保护机制： 基于硬件的保护（寄存器、段机制）。 内存共享： 进程间共享内存的实现方式。 第三部分：存储管理与I/O系统 文件系统 文件概念： 文件属性、操作、类型。 目录结构： 单级、两级、树形目录。 文件访问方法： 顺序访问、直接访问。 文件系统实现： 文件系统布局、空闲空间管理（位图、链表）。 文件系统性能： 缓存、预读、延迟写。 文件系统一致性与恢复： 日志文件系统、写时复制（Copy-on-Write）。 磁盘调度： FCFS、SSTF、SCAN、C-SCAN、LOOK、C-LOOK等磁盘臂调度算法。 I/O系统 I/O设备管理： 设备控制器、设备驱动程序。 I/O控制方式： 程序I/O、中断驱动I/O、DMA（直接内存访问）。 缓冲与缓存： 提高I/O效率的技术。 I/O调度： 块设备调度、字符设备调度。 第四部分：高级主题与现代操作系统 并发与并行 并发的挑战： 协调、通信、同步。 并行计算模型： MPI、OpenMP等。 多核处理器的调度与管理。 分布式系统与操作系统 分布式系统的基本概念： 分布式进程、通信。 分布式文件系统（DFS）： NFS、AFS。 分布式共享内存（DSM）。 分布式一致性协议。 操作系统安全 安全威胁： 病毒、蠕虫、木马、拒绝服务攻击。 访问控制： 强制访问控制（MAC）、自主访问控制（DAC）、基于角色的访问控制（RBAC）。 加密技术在操作系统中的应用。 安全审计与策略。 现代操作系统设计趋势 实时操作系统（RTOS）。 嵌入式操作系统。 面向虚拟化的操作系统设计。 容器化技术（Docker、Kubernetes）与操作系统。 云原生操作系统。 学习方法与特色 本书采用理论与实践相结合的学习方式。每个章节都会以清晰的定义、直观的图示引入核心概念，然后深入剖析其背后的原理。为了帮助读者更好地掌握这些抽象的概念，我们会提供： 丰富的伪代码示例： 帮助读者理解算法的实现逻辑，例如进程调度的具体步骤，内存页面的置换过程等。 真实世界的案例分析： 引用Linux、Windows等实际操作系统中的具体实现细节，让读者看到理论如何在现实中落地。 思考题与练习： 每章末尾都配有精心设计的思考题和实践练习，旨在巩固所学知识，并鼓励读者进行更深入的探索。 对比分析： 针对不同的设计选择（如单体内核与微内核），我们会进行详细的优劣势对比，帮助读者理解权衡。 本书适合人群 计算机科学与技术专业的本科生及研究生： 作为操作系统课程的核心教材或参考书。 系统工程师、软件开发人员： 希望深入理解操作系统，从而编写更高效、更健壮的软件。 对计算机底层原理感兴趣的爱好者： 想要揭开“黑匣子”的面纱，理解计算机是如何工作的。 《现代操作系统原理与实践》致力于为读者构建一个坚实而全面的操作系统知识体系，培养读者分析和解决复杂系统问题的能力。通过对操作系统核心机制的深入剖析，读者将能够更深刻地理解计算机系统的整体运作，为未来的学习和职业生涯打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在计算机领域摸爬滚打多年的学习者，我一直在寻找一本能够帮助我“拨开迷雾”的书籍。市面上关于操作系统的书籍很多，但要么过于理论化，让人望而生畏，要么过于实践化，流于表面，无法触及核心。而《深入理解计算机系统(原书第3版)》这个书名，恰恰击中了我内心深处的渴望。我希望这本书能够以一种更具启发性的方式，将操作系统复杂的内部机制展现在我面前。我特别关注的是，操作系统是如何在有限的硬件资源下，实现多任务并发，如何保证程序的公平访问，以及如何有效地管理内存和文件系统。我期待这本书能够用一种清晰的逻辑，将这些看似独立的概念融会贯通，让我能够从宏观层面理解整个系统的运作流程。我尤其看重“原书第3版”这个标签，这代表了内容的权威性和时效性，我相信它能够为我提供最前沿的理论知识和最深刻的洞见。我希望通过这本书的学习，能够让我对计算机系统的理解提升到一个新的高度，能够更好地应对工作中遇到的各种技术挑战。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对计算机技术怀有极大热情的普通爱好者，我一直在寻找一本能够真正带我“登堂入室”的书籍。市面上充斥着各种关于编程语言、特定框架的教程，但往往忽略了最根本的东西——计算机系统本身。我总觉得，如果不能理解计算机系统是如何运作的，那么我们对上层软件的理解就会显得单薄和零散。这本书的名字——《深入理解计算机系统》，让我看到了希望。我尤其对操作系统是如何管理进程、内存、文件系统这些核心概念感到好奇。我希望这本书能用清晰易懂的语言，配合丰富的实例，将这些抽象的概念具象化，让我能够真正地“看到”它们是如何工作的。我并不追求立刻成为一名操作系统专家，但我渴望的是一种能够让我对电脑的内部运作有一个清晰的认知，能够在我遇到问题时，能够从更根本的层面去分析和解决。这本书的“原书第3版”也表明了其内容的更新和迭代，这对于快速发展的计算机领域来说尤为重要，我希望它能够反映最新的技术进展和理论认识。

评分☆☆☆☆☆

我是一个对计算机底层原理有着天然好奇心的人。很多时候，我们在使用各种软件工具的时候，都习惯了接受它们提供的功能，却很少去想这些功能是如何实现的，以及在它们背后，计算机到底做了些什么。这本书的标题，特别是“深入理解计算机系统”，一下子就抓住了我的注意力。我之前也看过一些关于计算机体系结构或者操作系统原理的书，但总觉得有些地方不够系统，或者讲解得不够透彻，总留下一些“未竟之憾”。我希望这本书能够提供一个更全面、更系统的视角，将硬件、操作系统、以及应用程序之间的关系梳理清楚。我特别感兴趣的是CPU是如何执行指令的，内存是如何管理和分配的，以及操作系统是如何协调多个进程的运行，避免冲突的。我对“计算机科学丛书”这个定位也有着很高的期望，这意味着这本书的内容会更加偏向于理论的深度和广度，而不是简单的技术操作指南。我希望它能够帮助我建立起一个牢固的计算机系统知识框架，让我能够在这个基础上，更好地学习和掌握其他的计算机技术。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就充满了沉甸甸的知识感，那种厚实的纸张和经典的配色，让人一看就知道是本“硬核”读物。我拿到手的时候，心里就充满了期待，毕竟“深入理解”这四个字的分量可不轻，而且还是“原书第3版”，说明它经过了时间的考验，内容一定非常扎实。翻开第一页，密密麻麻的文字和各种图示扑面而来，第一感觉就是信息量巨大。我之前也涉猎过一些计算机基础的知识，但很多概念都只是浮于表面，这次抱着“彻底搞懂”的心态来的，希望能从这本书里找到真正能够串联起各个知识点的线索。尤其是我对操作系统这块一直觉得是个黑箱，虽然日常使用电脑，但对其内部的运作机制却是一无所知，这让我总感觉有些不踏实。这本书的标题里直接点明了“操作系统”，这一点尤其吸引我，我希望它能帮我揭开这层神秘的面纱，让我能更透彻地理解从开机到程序运行的整个过程，理解它到底是怎么做到这一切的。我甚至还打算在阅读过程中，结合一些实际的Linux命令或者工具，来对照书中的理论，看看能否将理论与实践更紧密地结合起来，达到真正“理解”的目的。

评分☆☆☆☆☆

我一直认为，学习计算机科学，如果只看那些“速成”或者“入门”的书籍，往往只能学到皮毛，而真正能够让你在技术上有所突破的，一定是那些能够让你“深入”的书籍。《深入理解计算机系统(原书第3版)》这个书名，简直就像是为我这样的求知欲旺盛的读者量身定做的。我特别喜欢那种能够从底层原理去剖析问题的书籍，因为只有理解了根基，才能更好地构建上层建筑。我之前在学习某个算法或者某个框架的时候，经常会遇到一些似是而非的概念，或者觉得“为什么会这样”，而我猜想，这本书可能就会解答我这些疑惑。我对计算机系统的硬件和软件是如何协同工作的，特别是CPU、内存、I/O设备之间是如何相互协作，以及操作系统在其中扮演的角色，一直都充满了好奇。这本书的“计算机科学丛书”的标签也让我对其内容深度和学术严谨性有了更高的期待，我希望它能提供一个宏观的视角，让我理解计算机系统是如何从无到有，一步步发展到今天的复杂程度的。我期待的是一种能够激发我思考，让我不仅仅是记住知识点，而是能够理解知识点背后的逻辑和原理的学习体验。