Operating System Concepts with Java, Sixth Edition pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Wiley Technology Publishing

作者:Abraham Silberschatz

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:17 October, 2003

价格:$108.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780471355809

丛书系列:

图书标签:

• 操作系统
• Java
• 计算机科学
• 操作系统概念
• 编程
• 教学
• 大学教材
• Silberschatz
• Galvin
• Gagne
• 并发

深入探索计算机系统：现代操作系统原理与实践 一部全面、前沿的操作系统理论与实践指南 本书旨在为读者提供一个对现代操作系统核心概念的深入、系统的理解。它不仅仅是一本教科书，更是一份面向未来计算挑战的路线图，涵盖了从底层硬件交互到上层应用管理的完整生态系统。我们致力于以清晰、严谨的逻辑，结合最新的业界实践与理论研究，构建一个坚实的知识基础，使读者能够驾驭当今及未来操作系统的复杂性。 本书结构与核心内容 本书的内容组织遵循从基础理论到高级主题的递进原则，确保读者能够逐步建立起对操作系统全局的宏观认识，并精通各个关键领域的细节。 第一部分：操作系统基础与架构概览 本部分首先奠定了理解操作系统的基石。我们从历史演进的角度切入，探讨了操作系统的起源、发展阶段以及其作为资源管理器和抽象层所扮演的核心角色。 系统调用与内核接口： 详细阐述了用户程序如何与操作系统内核进行交互。我们剖析了系统调用的机制、参数传递过程，以及内核态与用户态之间的安全屏障的实现方式。 内核结构与模式： 深入比较了宏内核、微内核、混合内核以及外核等不同的体系结构设计哲学。重点分析了每种设计的优缺点，以及它们如何影响系统的性能、安全性和可维护性。 引导过程与启动序列： 剖析了计算机从按下电源按钮到操作系统完全加载并投入运行的完整流程。这包括对 BIOS/UEFI、引导加载程序（如 GRUB）的机制解析，以及内核映像的加载与初始化过程。 第二部分：进程管理与并发控制 进程是操作系统中最基本的执行单元。本部分将核心精力聚焦于如何有效地创建、调度、同步和终止这些并发执行的实体。 进程与线程模型： 清晰区分了进程与线程的概念，探讨了多进程与多线程编程模型的优势与权衡。深入讲解了用户级线程和内核级线程的实现机制。 CPU 调度算法的精髓： 全面覆盖了批处理、分时、实时系统中的各种调度策略，包括先来先服务（FCFS）、最短作业优先（SJF）、优先级调度、轮转法（Round Robin）以及多级反馈队列。本书特别强调了现代调度器（如 Linux CFS）的设计思想，关注调度公平性与吞吐量的优化。 进程同步与死锁： 这是并发编程中最具挑战性的领域之一。我们详尽讨论了同步的必要性，深入分析了互斥锁（Mutex）、信号量（Semaphore）的正确使用范式。此外，对死锁的四个必要条件进行了严格的数学化描述，并系统性地介绍了死锁的预防、避免（如银行家算法）和检测与恢复策略。 第三部分：内存管理与虚拟化 内存是操作系统的核心资源之一。本部分致力于揭示操作系统如何抽象、管理和保护物理内存，为应用程序提供一个连续、庞大且私有的地址空间。 内存抽象与保护： 详细讲解了逻辑地址到物理地址的映射过程。对分页（Paging）和分段（Segmentation）机制进行了透彻的对比分析，尤其关注 TLB（Translation Lookaside Buffer）在加速地址翻译中的关键作用。 虚拟内存技术： 深入探讨了虚拟内存的实现原理，包括请求调页（Demand Paging）、页面置换算法（如 FIFO、LRU、OPTIMAL）的性能评估。并剖析了颠簸（Thrashing）现象的成因及缓解措施。 内存分配与回收： 探讨了内核如何管理空闲内存，包括伙伴系统（Buddy System）和 Slab 分配器等高级技术，以实现高效的内存利用率并减少外部/内部碎片。 第四部分：文件系统与存储管理 文件系统是用户与持久化数据的桥梁。本部分关注数据的组织、可靠存储以及高效存取的技术。 文件系统结构： 剖析了文件系统的内部组织，从文件属性、目录结构（单级、两级、树形结构）到数据块的组织方式。详细介绍了 i 节点（inode）的作用。 磁盘 I/O 与调度： 讲解了机械硬盘（HDD）和固态硬盘（SSD）的物理特性差异，重点分析了磁盘调度算法（如 FCFS, SSTF, SCAN, C-SCAN）如何优化寻道时间。 文件系统的实现： 深入研究了日志文件系统（Journaling File Systems）如何确保数据一致性与快速恢复。同时，探讨了 RAID 级别在提供冗余性和性能提升方面的作用。 第五部分：I/O 系统与设备管理 输入/输出系统是操作系统连接外部世界的关键接口。本部分关注如何以统一且高效的方式处理各种异构设备的输入输出请求。 I/O 硬件与软件接口： 介绍了端口映射 I/O 和内存映射 I/O 的区别，以及中断驱动 I/O、DMA（直接内存访问）的工作原理。 内核中的 I/O 软件层： 分析了驱动程序的设计框架、缓冲（Buffering）和缓存（Caching）技术在 I/O 路径中的优化作用，以及 Spooling 技术的应用。 第六部分：安全与保护机制 随着计算环境的日益复杂，操作系统的安全性和保护机制变得至关重要。 访问控制模型： 详细介绍和对比了基于主体-客体的访问矩阵模型、基于权限列表（ACL）和基于标签（MAC）的安全模型。 认证与授权： 探讨了密码学在操作系统安全中的应用，包括用户身份验证机制。 安全漏洞与对策： 分析了缓冲区溢出、权限提升等常见的安全攻击向量，并介绍了内核为抵御这些威胁所采用的现代防御措施。 第七部分：分布式系统与现代趋势（选讲） 为了适应云计算和大规模数据处理的需求，本书最后引入了超越单机系统的概念。 网络基础与远程通信： 简要回顾了网络栈中与操作系统紧密相关的部分，如套接字（Socket）接口的实现。 一致性与复制： 讨论了在分布式环境中维护数据一致性的挑战，以及 Paxos 或 Raft 等共识算法在分布式操作系统组件中的应用潜力。 本书的特色 本书的结构设计强调理论的深度与实践的广度的完美结合。我们不仅提供了扎实的理论基础，还通过大量的案例分析和设计权衡的讨论，帮助读者理解为什么现代操作系统会选择特定的实现路径。读者将掌握分析复杂系统问题的能力，能够自信地面对未来操作系统（如面向安全微内核、实时嵌入式系统，或大规模分布式计算环境）的设计与维护工作。 本书面向所有对计算核心技术感兴趣的读者，包括计算机科学专业的本科生、研究生，以及希望深化对底层系统理解的软件工程师和系统架构师。掌握本书内容，即是掌握了现代计算基础设施的“底层语言”。

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