电脑硬件故障与维护1000例详解 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:中国铁道出版社

作者:韩中领

出品人:

页数:312

译者:

出版时间:2003-5-1

价格:27.00

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787113052027

丛书系列:

图书标签:

• 电脑硬件
• 硬件维修
• 故障排除
• DIY
• 电脑维护
• 硬件故障
• 实战案例
• 维修指南
• 电脑问题
• 硬件知识

数字时代：操作系统深度解析与优化实践 内容提要： 本书并非聚焦于硬件层面的实体故障排查与维修，而是将笔触深入到驱动整个数字世界的软件核心——操作系统（Operating System, OS）的复杂结构与精妙运作之中。本书旨在为读者提供一套全面、深入且高度实用的操作系统理论框架与实践指南，内容涵盖从基础概念到前沿技术的全面剖析。 本书的结构设计清晰，分为四个主要部分，层层递进，确保读者能够构建起完整且坚实的操作系统知识体系。 --- 第一部分：操作系统基础架构与核心概念重构 本部分旨在为读者打下坚实的理论基础，理解操作系统“是什么”以及“如何工作”的底层逻辑。 1.1 操作系统演进史与现代OS的范式转变： 我们将追溯操作系统的起源，从批处理系统、多道程序设计到分时系统和实时系统的发展历程。重点分析UNIX、Windows NT以及Linux等主流架构在设计哲学上的差异与融合，探讨微内核（Microkernel）与宏内核（Monolithic Kernel）的优劣权衡，并引入混合内核的概念。 1.2 进程管理与线程调度机制的深度剖析： 这是操作系统的核心。我们不仅会解释进程的生命周期、上下文切换的开销，更会详尽分析各种先进的调度算法：从传统的先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）、优先级调度，到更适用于现代多核环境的轮转法（Round Robin）的优化版本、多级反馈队列（MLFQ）。此外，本书将重点探讨实时系统中的硬实时与软实时调度，以及如何通过调度策略最小化系统延迟和抖动（Jitter）。 1.3 内存管理的艺术：虚拟化与地址翻译： 本章节是理解现代计算性能的关键。我们将深入探讨逻辑地址到物理地址的转换过程，详细解析分页（Paging）和分段（Segmentation）机制的实现细节。特别关注TLB（Translation Lookaside Buffer）的工作原理、多级页表的性能优化，以及内存保护机制的软件实现。同时，对虚拟内存的引入进行系统性论述，包括缺页中断（Page Fault）的处理流程、页面置换算法（如LRU、OPT、FIFO）在不同工作负载下的适用性分析，以及内存碎片化的成因与缓解技术。 1.4 并发与同步：避免死锁的策略： 并发是多任务系统的基石，同步是确保数据一致性的保障。本书将细致讲解并发控制的基本工具：信号量（Semaphore）、互斥量（Mutex）、管程（Monitor）。更重要的是，我们将侧重于死锁的四个必要条件（互斥、占有并等待、不可抢占、循环等待）的识别，并详细阐述银行家算法（Banker's Algorithm）在资源分配中的实际应用，以及在无死锁设计的系统架构中如何规避这些问题。 --- 第二部分：文件系统、I/O子系统与存储管理 本部分关注数据如何在非易失性介质上持久化、组织和高效存取。 2.1 文件系统的结构与设计： 我们将超越简单的文件目录概念，深入研究不同文件系统的内部结构。重点解析基于索引节点（Inode）的文件组织方式、目录项的查找效率优化。内容覆盖Journaling（日志系统，如Ext4, NTFS）如何确保崩溃恢复能力，以及Copy-on-Write (COW) 机制在现代文件系统（如ZFS, Btrfs）中的革命性作用。 2.2 块设备的驱动与缓冲机制： 本章聚焦于I/O请求的处理流程。分析I/O调度器（如Deadline, CFQ, Noop）如何优化磁盘寻道时间，以及操作系统如何利用缓冲区缓存（Buffer Cache）和页缓存（Page Cache）来减少实际的物理I/O操作。讲解DMA（直接内存访问）在提高I/O效率中的关键作用。 2.3 存储技术的演进与文件系统适配： 本书将分析传统机械硬盘（HDD）与固态硬盘（SSD）在访问延迟、随机读写性能上的根本差异，并探讨文件系统如何为SSD的特性（如磨损均衡、写入放大）进行底层适配与优化，而非简单地沿用HDD时代的策略。 --- 第三部分：系统安全、虚拟化与网络协议栈集成 此部分探讨操作系统如何在一个复杂的、联网的环境中保护自身，并与其他系统协同工作。 3.1 操作系统安全模型与权限管理： 重点讨论访问控制列表（ACL）、基于角色的访问控制（RBAC）的实现机制。分析安全加固技术，如地址空间布局随机化（ASLR）、数据执行保护（DEP/NX Bit）如何从底层机制上阻止常见的缓冲区溢出攻击。探讨内核的完整性保护技术。 3.2 系统调用与用户态/内核态的边界： 系统调用是用户程序与操作系统内核交互的唯一受控接口。本书将详细剖析系统调用陷阱（Trap）的产生过程、参数传递机制，以及上下文切换的成本，这是理解系统性能瓶颈的关键。 3.3 操作系统对虚拟化的支持： 分析现代Hypervisor（如KVM, VMware）如何利用CPU提供的硬件虚拟化扩展（如Intel VT-x/AMD-V）来实现高效的系统隔离。阐述全虚拟化、半虚拟化（Para-virtualization）和容器技术（如Docker/LXC）在操作系统内核层面的共享与隔离策略。 3.4 嵌入式网络协议栈的集成： 探讨TCP/IP协议栈如何在操作系统的内核中实现。分析套接字（Socket）接口的抽象意义，内核如何管理网络缓冲区，以及零拷贝（Zero-Copy）技术在数据传输中的应用，以减少数据在用户空间和内核空间之间的不必要复制。 --- 第四部分：性能调优、故障诊断与调试技术（软件层面） 本部分侧重于实践操作，指导读者如何诊断和优化操作系统的性能问题，而非修复硬件本身。 4.1 系统性能度量与瓶颈分析： 介绍专业的性能分析工具集（如Linux下的`perf`, `strace`, `vmstat`, `iostat`；Windows下的性能监视器），教会读者如何科学地解读CPU利用率、I/O等待时间、缓存命中率等关键指标。重点区分I/O瓶颈、CPU饱和和内存压力。 4.2 软件故障的调试与内核转储分析： 讲解系统崩溃（如Linux Kernel Panic, Windows蓝屏）发生后的内核转储（Core Dump）的捕获、分析流程。介绍如何使用专门的调试器（如GDB配合`kdump`）来追踪死锁、栈溢出或驱动程序崩溃的根本原因。 4.3 系统级脚本化与自动化维护： 教授如何使用Shell脚本（Bash/PowerShell）或Python来自动化常规的系统健康检查、日志轮转和性能基线对比，从而实现预防性维护。 4.4 容器化环境下的操作系统管理： 随着微服务架构的普及，理解在容器隔离环境中如何观察和管理底层操作系统资源变得至关重要。本章将专门讨论cgroups和namespaces对资源分配和隔离的影响。 --- 本书的受众定位： 本书面向系统管理员、高级IT技术人员、软件工程师以及计算机科学专业学生。它假定读者已经具备一定的计算机基础知识，目标是引导他们超越应用层面的使用，深入理解和驾驭现代操作系统的复杂性。本书的价值在于提供一个从理论到实践、从并发到存储的全景视角，帮助读者精通软件系统的“地基”。

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