BIOS与Windows注册表基础教程 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:清华大学出版社

作者:高海茹

出品人:

页数:344

译者:

出版时间:2004-9-1

价格:29.00

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787302089735

丛书系列:

图书标签:

• 计算机
• BIOS
• Windows注册表
• 系统优化
• 硬件调试
• 电脑维修
• 底层原理
• 技术教程
• 计算机基础
• DIY
• 故障排除

深入解析：现代操作系统与硬件交互的奥秘 （图书名称：深入解析：现代操作系统与硬件交互的奥秘） 第一章：操作系统内核的架构与演进 本章将全面剖析现代操作系统（如Linux、Windows NT内核、macOS Darwin）的核心架构。我们将从宏观上理解操作系统的多层结构——从硬件抽象层（HAL）到内核态代码，再到用户态服务。深入探讨进程管理、线程调度机制（如分时调度、优先级抢占、实时调度策略），以及内存管理单元（MMU）在虚拟内存实现中的关键作用。重点解析页表结构、TLB（快表）的工作原理，以及现代操作系统如何通过内存保护机制隔离不同应用程序的运行空间。 硬件交互层面的深入探讨： 详细介绍中断（Interrupt）和异常（Exception）的处理流程。分析系统调用（Syscall）的实现机制，包括上下文切换的完整过程，以及用户态代码如何安全、高效地请求内核服务。此外，本章还将回顾操作系统从单体内核向微内核、混合内核演进的历史驱动力和技术挑战。 --- 第二章：文件系统与存储技术前沿 本章聚焦于数据持久化的核心——文件系统。我们将不再停留在基础的文件读写操作，而是深入研究现代高性能文件系统的内部机制。内容涵盖日志式文件系统（如Ext4、NTFS）的事务性保证、写入顺序优化，以及数据一致性维护。 高级文件系统特性： 详细解析写时复制（CoW）技术在ZFS和Btrfs中的应用，探讨其在快照、数据去重和校验和机制中的优势。对于新兴的非易失性内存（NVM）技术，本章将分析其对传统I/O栈带来的挑战和新的优化方向，例如持久性内存（PMEM）的应用模型。 磁盘I/O栈优化： 分析SCSI、SATA和NVMe协议栈的差异。重点讲解I/O调度器（如CFQ、Deadline、BFQ、MQ）在不同工作负载下的性能表现，并教授如何根据实际应用需求调整或自定义调度策略，以最大化存储系统的吞吐量和降低延迟。 --- 第三章：网络协议栈的底层实现与优化 本章内容专注于操作系统如何管理网络通信，从物理层到应用层协议栈的完整解析。我们将深入TCP/IP协议栈的内核实现细节。 TCP/IP内核实现： 剖析Linux内核中`sk_buff`（Socket Buffer）结构体的数据流向和处理流程。详细讲解拥塞控制算法（如CUBIC、BBR）的数学模型与内核参数调优，以及滑动窗口机制在保障可靠传输中的具体实现。 高性能网络技术： 介绍零拷贝技术（如`sendfile()`、`splice()`）的原理及其对减少CPU开销的贡献。探讨内核旁路技术，如DPDK（Data Plane Development Kit）如何绕过通用内核协议栈，直接在用户空间进行高速数据包处理，并分析其适用场景与安全考量。 --- 第四章：设备驱动模型与固件接口 理解操作系统如何与外围硬件通信是系统级编程的关键。本章将详细阐述现代操作系统（特别是类Unix系统）的设备驱动模型。 驱动程序架构： 阐述字符设备、块设备和网络设备的区别，并解析内核框架（如Linux的kobject模型）如何管理驱动程序的加载、初始化和资源（如I/O内存、中断请求线IRQ）的分配。深入探讨总线模型（PCIe、USB）的发现与枚举过程。 固件与启动链条： 本章不再关注传统的BIOS或UEFI的配置界面，而是聚焦于现代固件（UEFI）如何与操作系统内核交互。解析UEFI的ACPI（高级配置与电源接口）表结构，操作系统如何解析这些表来发现硬件资源、管理电源状态（如C-states、P-states）。重点分析启动加载器（Boot Loader）的角色，及其在传递启动参数和初始化内存布局方面的关键职责。 --- 第五章：系统调试、追踪与性能分析工具链 系统疑难杂症的解决和性能瓶颈的定位，需要强大的调试和追踪能力。本章将介绍一套基于内核的分析工具链。 内核级追踪技术： 详细介绍`ftrace`（Function Tracer）和eBPF（Extended Berkeley Packet Filter）的工作原理。阐述eBPF如何允许在内核中安全地运行自定义程序，用于动态追踪系统事件、网络数据包过滤和性能监控，而无需修改或重新编译内核。 内存与并发调试： 探讨内核调试器（如KGDB）的使用方法，以及如何利用内存检查工具（如内核中的SLAB/SLUB调试选项）来检测内存泄漏和访问错误。对于多核系统，分析自旋锁、信号量等同步原语在内核代码中的正确使用方式，以及如何利用内核工具识别死锁和竞态条件。 --- 第六章：安全机制的内核实现 现代操作系统将安全视为设计的核心要素。本章将从底层机制探讨操作系统的安全加固技术。 隔离与沙箱技术： 深入分析命名空间（Namespaces）和控制组（cgroups）在容器技术（如Docker、Kubernetes）中的基础作用。解释它们如何提供进程隔离、资源限制和权限分离。 内存安全强化： 探讨操作系统如何利用硬件特性（如NX/XD位）来防止代码在数据段执行。分析地址空间布局随机化（ASLR）的实现细节，以及操作系统如何管理栈的边界保护（Stack Canary）。最后，将讨论安全模块（如SELinux或AppArmor）如何通过强制访问控制（MAC）策略来约束进程的行为能力。 --- 总结与展望 本书旨在为读者提供一个系统级、自底向上（从硬件接口到上层服务）的全面视角。通过掌握这些底层机制，读者将能够超越应用层面的限制，真正理解软件如何在复杂的硬件环境中高效、稳定地运行，为进行高级系统开发、性能调优和安全审计打下坚实的基础。

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