计算机组成原理习题与题解 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:电子工业出版社

作者:黄钦胜

出品人:

页数:210

译者:

出版时间:2004-1

价格:19.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787505397330

丛书系列:

图书标签:

• 计算机组成原理
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《现代操作系统设计与实现：从理论到实践》 内容概要 本书旨在为计算机科学、软件工程及相关领域的学生、研究人员和工程师提供一本全面且深入的现代操作系统设计与实现的技术手册。内容覆盖操作系统的核心概念、关键机制以及在当代多核、分布式和虚拟化环境下的前沿技术。本书强调理论与实践的紧密结合，通过对经典操作系统的源码分析和现代操作系统的架构探讨，帮助读者建立扎实的理论基础，并掌握实际的系统开发与调试技能。 第一部分：操作系统基础与内核架构 本部分着重介绍操作系统的基本职能和核心组件，为后续深入学习打下坚实基础。 第一章：操作系统概述与发展历程 本章首先界定操作系统的概念、目标和作用，阐述其作为资源管理者和用户接口的双重角色。详细回顾操作系统从批处理系统到分时系统、再到现代多用户、网络化系统的发展脉络。重点分析操作系统的主要结构，包括宏内核、微内核、混合内核的优缺点及其在不同应用场景中的适用性。介绍现代操作系统（如Linux、Windows、macOS）的总体架构概览。 第二章：进程与线程管理 详细剖析进程的概念、特性及其生命周期管理。深入探讨进程控制块（PCB）的结构与功能，以及进程上下文切换的机制和开销。线程作为轻量级进程，其定义、用户级线程与内核级线程的区别与联系得到详尽阐述。本章会分析同步与互斥机制的核心原理，包括互斥锁（Mutex）、信号量（Semaphore）、管程（Monitor）等，并结合具体案例演示如何使用这些原语来解决并发编程中的经典问题，如生产者-消费者问题、读者-写者问题。此外，还会探讨现代操作系统中线程调度算法的演进，如固定优先级、轮转、最短剩余时间优先（SRTF）以及实时调度策略。 第三章：内存管理 本章是理解系统资源分配的关键部分。首先讨论内存管理的必要性、目标以及基本技术，如连续内存分配和分页/分段机制。重点阐述虚拟内存的概念，如何通过地址翻译机制将虚拟地址映射到物理地址，并详细分析多级页表、反向页表等高效地址翻译技术。深入探讨页面置换算法（如FIFO、LRU、OPT）的性能分析，并介绍工作集模型和抖动（Thrashing）现象的成因及规避方法。此外，本章将介绍现代操作系统中内存保护、内存共享以及动态内存分配器（如dlmalloc或jemalloc）的设计原理。 第二部分：并发、I/O与文件系统 本部分聚焦于系统如何处理并行活动、外部设备交互以及数据的持久化存储。 第四章：并发控制与同步进阶 在前面对同步原语介绍的基础上，本章深入探讨更复杂的并发编程模型和问题。分析不可靠的并发抽象带来的挑战，如死锁（Deadlock）的必要条件、检测、避免（如银行家算法）和预防策略。讲解软件事务内存（STM）的概念及其在多核系统中的应用潜力。重点分析现代操作系统内核中实现同步和锁的底层细节，包括内存屏障（Memory Barriers）、无锁数据结构（Lock-Free Data Structures）的设计思想和实现挑战。 第五章：输入/输出（I/O）系统 I/O子系统是连接CPU与外部世界的桥梁。本章首先介绍I/O硬件接口、端口I/O与内存映射I/O的差异。详细分析I/O软件层次结构，包括设备驱动程序、中断处理机制和缓冲/缓存技术。重点讲解程序控制I/O、中断驱动I/O和直接内存存取（DMA）的工作流程和性能优势。最后，讨论现代操作系统如何通过异步I/O（AIO）和I/O多路复用技术（如`select`, `poll`, `epoll`）来提高系统对高并发I/O请求的处理能力。 第六章：文件系统原理与实现 本章全面剖析文件系统的结构、功能和实现细节。介绍文件抽象、文件组织（目录结构）、访问方法和保护机制。深入探讨磁盘存储的物理特性和逻辑组织，如扇区、磁道、柱面。详细分析文件系统的核心数据结构，包括超级块（Superblock）、空闲空间管理、i-node（或等效结构）和目录项。对比不同类型的文件系统实现，如FAT、NTFS、Ext4、XFS，并分析日志（Journaling）机制在保证文件系统一致性中的关键作用。 第三部分：现代系统特性与前沿技术 本部分将视角提升到虚拟化、分布式环境以及系统安全层面。 第七章：系统虚拟化技术 虚拟化是现代云计算和数据中心的基础。本章详细介绍虚拟化技术的分类，包括全虚拟化、半虚拟化和硬件辅助虚拟化。深入分析管理程序（Hypervisor）的类型（Type 1和Type 2）及其工作原理。重点解析CPU虚拟化（如Intel VT-x/AMD-V）和内存虚拟化（如EPT/RVI）的关键技术，以及I/O虚拟化（如SR-IOV）的实现方式。讨论虚拟化环境下的性能开销和安全隔离问题。 第八章：分布式系统中的操作系统支持 随着大规模集群的普及，操作系统需要为分布式计算提供支撑。本章介绍分布式操作系统的概念和特点，涵盖网络互连、分布式进程通信（RPC/RMI）。探讨分布式文件系统（DFS）的挑战，如数据一致性、副本管理和故障恢复。简要介绍分布式锁服务和集群资源管理器在操作系统层面的抽象和管理。 第九章：系统安全与保护 本章从操作系统的角度审视系统安全。讨论保护域、访问控制矩阵（ACL）和权限管理模型。深入分析操作系统的安全机制，包括身份验证、权限提升（如`sudo`）和隔离技术。详细介绍内核安全模型，如强制访问控制（MAC）与安全增强Linux（SELinux）的基本概念。最后，探讨现代系统中的漏洞缓解技术，如地址空间布局随机化（ASLR）和数据执行保护（DEP/NX）。 附录：系统编程接口（System Calls） 附录部分提供了对常用操作系统系统调用接口（如POSIX API）的参考和简要说明，侧重于I/O操作、进程控制和文件操作相关的系统调用在内核中的执行流程。 本书特色 本书的结构旨在建立一个清晰的知识体系：从基础的进程/内存管理开始，逐步过渡到复杂的I/O、文件系统，最终探讨虚拟化和安全等前沿议题。书中大量穿插了对实际操作系统（特别是类Unix系统）内核数据结构和代码逻辑的分析案例，力求理论讲解深入浅出，并辅以必要的数学和算法分析，确保读者不仅知其然，更能知其所以然，为将来进行底层系统开发、性能调优或安全分析奠定坚实基础。

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这本书的价值，很大程度上体现在它对历年考点和易错点的精准把握上。编者似乎非常了解学习者在哪些地方容易栽跟头，因此在这些关键节点，他们总会设置一些陷阱式的问题，并随后给出非常精准的“防坑”提示。比如，在涉及浮点数运算的精度损失问题上，书中不仅给出了计算方法，还特别强调了在实际硬件实现中需要注意的IEEE 754标准中的特殊情况处理。这种前瞻性的指导，远超了一般习题集简单的对错判断。我感觉，如果能把这本书吃透，不仅能顺利通过考试，更重要的是，对未来理解现代CPU的工作机制，会有一个非常坚实和不易动摇的底层认知框架。它不仅仅是解题工具，更像是理解计算机灵魂的一份导览图。

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这本书的难度跨度掌握得相当到位，从最基础的二进制补码运算到较为复杂的存储器层次结构和指令流水线设计，几乎涵盖了所有核心考点。我特别欣赏它在例题解析上的详尽程度。很多其他参考书上的解题步骤往往是一笔带过，让人看完还是云里雾里，但这本书的解法几乎每一步都有详细的文字说明和推理过程，甚至连一些看似显而易见的公式推导也会清晰地列出来。对于我这种需要反复琢磨才能理解透彻的读者来说，这种细致入微的讲解简直是福音。尤其是关于中断和异常处理那一章，原本觉得晦涩难懂的部分，通过书中的图示和步骤拆解，豁然开朗。这让我深刻体会到，扎实的解题思路比单纯记住答案重要得多，它真正教会了我们如何去“思考”这个问题。

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这本书的习题覆盖面广得令人惊喜，不仅仅局限于教科书上的标准题型，还融入了近年来一些高校期末考试中出现的活化应用题。我发现它在考察不同知识点时，会巧妙地将它们组合起来，比如一道题可能同时考察了逻辑代数、时序逻辑以及总线仲裁的知识，这极大地锻炼了我们综合运用知识的能力。这种出题思路非常贴近真实的工程应用场景，因为在实际系统中，各个模块的功能都是相互关联的。如果说有什么可以改进的地方，也许是在某些高级专题的习题后面，可以增加一个“进阶思考”模块，引导读者去探索更深层次的优化方案或者设计限制，这样对准备参加专业竞赛或者希望往底层开发方向发展的同学会更有帮助。但就目前而言，它已然是构建扎实基础的利器。

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我用了市面上好几本相关的辅导材料，但说实话，这本书的语言风格是最为沉稳和专业的。它没有使用太多口语化的表达，而是保持了一种严谨的学术腔调，这非常有利于培养我们对专业术语的准确理解和使用习惯。阅读时，你不会感觉到任何“灌水”的内容，每一句话似乎都直击核心要点。对我个人而言，这种清晰、直接的表达方式是最高效的学习途径。它就像一位经验丰富的老教授在给你讲解，不拐弯抹角，直奔真理。唯一的“不足”可能在于，对于完全没有接触过数字电路或者微机原理的“小白”读者来说，初次接触可能会觉得有些门槛，需要配合基础教材同步阅读。但对于已经有了初步概念，希望系统化梳理和强化的学习者，这本书无疑是极佳的“点睛之笔”。

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这本书的封面设计得非常朴实，没有花哨的图案，这倒是挺符合理工科教材的风格。我拿到手的时候，首先注意到的是纸张的质量，摸起来比较厚实，印刷清晰，即使是复杂的电路图和时序图也看得非常清楚，这点对于学习底层原理的书籍来说至关重要。内页的排版也看得出来是经过仔细设计的，章节之间的逻辑过渡很顺畅，不会让人在阅读时感到混乱。不过，我个人感觉，如果能在一些核心概念的引入部分增加一些更具象的、生活化的比喻，或许能更好地帮助初学者建立直观的认识。毕竟“计算机组成原理”这个学科本身就带有一些抽象性，如果能更好地架起理论与实践之间的桥梁，那就更完美了。总的来说，作为一本习题集，它的外观和基本的阅读体验是合格的，为后续深入学习打下了不错的基础，至少在硬件质量上，让人感觉是物有所值的。

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分章编排清晰

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