操作系统教程

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出版者:中国电力出版社
作者:张献忠
出品人:
页数:333
译者:
出版时间:2006-2
价格:29.80元
装帧:
isbn号码:9787508338910
丛书系列:
图书标签:
  • 操作系统
  • 计算机科学
  • 教学
  • 教材
  • 计算机系统
  • 内核
  • 进程管理
  • 内存管理
  • 文件系统
  • 系统编程
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具体描述

本书根据操作系统课程的教学大纲要求,全面系统地介绍现代操作系统的基本理论和实现技术,从实用的角度把理论与实践紧密结合起来。本书的特色是在内容的安排上采用循序渐进的方式,结合读者熟悉的Windows 2000/XP和源码开放的Linux操作系统的具体应用进行讲解。全书共分11章。内容包括:操作系统概论,操作系统的运行环境,用户接口,进程管理,处理机调度,内存管理,文件管理,设备管理,操作系统的结构设计,操作系统的安全性,多处理机、网络和分布式操作系统等。附录中还提供了操作系统的实验教学建议以及相关教学资源。

本书内容丰富,重点突出,文字精练,可读性强。内容上既体现本科教学的要求,也照顾专科层次的学习。本书既可作为普通高校本、专科计算机及相关专业的教材或参考书,也可作为参加考研,自考或计算机等级考试者的辅导用书,同时也适合计算机爱好者自学。

《计算机系统架构解析》 本书将带领读者深入探索计算机硬件与软件的底层交互机制,揭示支撑现代数字世界运行的基石。我们并非专注于操作系统本身的教学,而是从一个更宏观的视角,解析构成计算机系统的各个关键组成部分,以及它们如何协同工作,共同完成复杂的计算任务。 第一章:指令集架构(ISA)的奥秘 本章将从最底层的视角出发,介绍指令集架构(ISA)——CPU能够理解和执行的基本指令的集合。我们将探讨不同类型的指令,例如数据传输指令、算术逻辑指令、控制流指令等,并深入理解指令的编码方式以及CPU如何根据指令执行相应的操作。我们将解析RISC(精简指令集计算)和CISC(复杂指令集计算)的设计哲学,以及它们各自的优缺点。此外,还会涉及寻址模式,解释CPU如何访问内存中的数据。本章旨在让读者理解,无论是多么复杂的软件,最终都会被翻译成一系列简单的ISA指令,由CPU来执行。 第二章:存储器层次结构与访问 计算机系统中的数据存储并非单一的介质,而是一个复杂的分层结构。本章将详细解析存储器层次结构,从速度最快、容量最小的CPU寄存器,到高速缓存(Cache)的不同层级(L1, L2, L3),再到主存储器(RAM),最后触及容量巨大但访问速度较慢的二次存储(如SSD和HDD)。我们将深入研究缓存的工作原理,包括缓存线、缓存映射(直接映射、组相联、全相联)、替换算法(LRU、FIFO)等,解释为什么缓存能够显著提升程序的执行效率。同时,我们还会探讨内存管理的基本概念,例如虚拟内存、分页、分段等,虽然不深入操作系统层面的实现细节,但会阐述这些机制如何为程序提供一个统一、连续的地址空间,并保护不同程序之间的内存隔离。 第三章:输入/输出(I/O)设备与数据传输 现代计算机离不开各种各样的输入/输出设备,它们是计算机与外部世界沟通的桥梁。本章将介绍常见的I/O设备,如键盘、鼠标、显示器、磁盘驱动器、网络接口卡等,并解析它们的工作原理。我们将重点关注数据如何在CPU、存储器和I/O设备之间高效地传输。这包括了中断驱动I/O、直接内存访问(DMA)等技术,解释它们如何减轻CPU的负担,提高系统整体的并行处理能力。我们还会简要提及I/O控制器的作用,以及总线(Bus)在设备间数据通信中的角色。 第四章:进程与线程的概念模型 虽然不深入操作系统的调度算法,但本章将从概念层面介绍进程(Process)和线程(Thread)这两个在并发编程中至关重要的概念。我们将解释进程是什么,它如何拥有独立的地址空间和资源,以及进程间通信(IPC)的基本途径(例如管道、消息队列等,仅作概念介绍)。随后,我们将介绍线程,作为进程内的执行单元,线程共享进程的资源,但拥有独立的执行栈。我们将比较进程和线程在资源占用、创建和切换开销上的差异,以及它们在实现并发和并行时的不同适用场景。 第五章:并发与并行:理解执行的“同时性” 本章将区分并深入探讨并发(Concurrency)与并行(Parallelism)这两个容易混淆的概念。我们将解释并发是指多个任务在一段时间内交替执行,给人的感觉是同时进行;而并行则是在同一时刻,多个任务真正地在多个处理器核心上同时执行。我们将探讨多核处理器如何实现真正的并行,以及在单核处理器上通过时间片轮转等技术模拟并发。此外,我们还将初步介绍并发编程中可能遇到的挑战,如竞态条件(Race Condition)和死锁(Deadlock)的概念,以及如何通过锁(Lock)等同步机制来解决这些问题。 第六章:文件系统与持久化存储 数据需要在断电后依然能够保存,这便是文件系统的作用。本章将从概念层面解析文件系统的组织结构,如目录、文件、inode等,以及它们如何在物理存储设备上表示。我们将探讨文件的创建、读取、写入、删除等基本操作。此外,我们将简要介绍文件系统的元数据(Metadata)管理,以及数据的一致性问题。本章旨在让读者理解,用户与文件系统的交互背后,是复杂的磁盘操作和逻辑组织。 第七章:网络通信基础:数据包的旅程 在现代计算环境中,网络通信已成为不可或缺的一部分。本章将从基础层面介绍网络通信的概念,包括网络协议(如TCP/IP模型),以及数据包(Packet)是如何在网络上传输的。我们将简要提及IP地址、端口号的作用,以及数据在发送端如何被封装成数据包,在接收端如何被解封装。我们将讨论客户端/服务器模型,以及数据包在路由器、交换机等网络设备之间传递的路径。 第八章:性能分析与优化 理解系统的运行机制,是为了更好地进行性能分析和优化。本章将介绍一些通用的性能分析方法和工具(例如性能计数器、探查器等,仅作概念提及),以及如何识别程序的性能瓶颈。我们将讨论影响程序性能的常见因素,例如CPU利用率、内存访问延迟、I/O操作的耗时等。同时,我们会提供一些宏观的优化思路,例如减少不必要的计算、优化数据访问模式、合理利用缓存等。 本书旨在为读者构建一个坚实的计算机系统整体认知框架,理解软件运行的底层逻辑,为进一步深入学习操作系统、编译原理、计算机体系结构等相关领域打下坚实基础。我们通过对各个关键组成部分的解析,让读者更清晰地认识到,每一个程序的流畅运行,都离不开背后庞大而精密的系统支撑。

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读后感

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用户评价

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说实话,拿到《操作系统教程》之前,我对操作系统的认识还停留在“运行程序”的层面,对它内部的运作机制知之甚少。这本书彻底改变了我的认知。它用一种非常平易近人的方式,将复杂的技术概念分解开来,并且层层递进,让我能够循序渐进地理解。我印象最深的是关于进程和线程的章节。作者没有简单地给出它们的区别和联系,而是通过模拟不同场景下的任务执行,生动地展示了它们各自的特点和优劣。例如,在讲解进程间通信时,作者用了一个生动的例子,将两个独立的进程比作两个独立的房间,而进程间通信就像是通过某种特殊的信道来传递信息,让我一下子就理解了管道、消息队列等通信方式的本质。更重要的是,这本书并没有止步于理论的讲解,而是大量的引用了实际的系统调用和内核函数的例子,并且还对一些经典的操作系统面试题进行了深入的分析和解答。这对于我这种即将步入职场的学生来说,简直是雪中送炭。它不仅提升了我的理论知识,更重要的是,它让我对如何解决实际问题有了更清晰的思路。这本书让我觉得,学习操作系统不再是枯燥的记忆,而是一种充满探索乐趣的过程。

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《操作系统教程》这本书,给我最大的感觉就是“厚重”与“通透”的完美结合。它的内容涵盖了操作系统的方方面面,从最基础的硬件抽象到复杂的系统服务,无所不包,而且每一部分都讲解得非常透彻。我最喜欢它对“并发控制”的深入剖析。在多线程编程中,数据一致性问题始终是一个难点,而这本书通过对互斥锁、信号量、条件变量等各种同步机制的详细介绍,并辅以大量的代码示例,让我能够清晰地理解如何在多线程环境下有效地保护共享资源。作者还特别强调了死锁的产生条件以及避免和检测死锁的方法,这对于我这种经常需要编写多线程程序的开发者来说,简直是如获至宝。此外,书中对“文件系统”的讲解也同样精彩。它不仅仅是介绍了文件和目录的概念,更是深入到文件系统的实现细节,比如 inode、block、目录项等概念,以及它们是如何协同工作的,让我对数据的存储和检索过程有了更清晰的理解。这本书让我觉得,学习操作系统不再是枯燥的记忆,而是一种充满探索乐趣的过程,它为我打开了一扇通往计算机系统深层奥秘的大门。

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《操作系统教程》这本书,给我的感觉就像是在与一位经验丰富的工程师进行一对一的深度交流。它的内容深度和广度都令人惊叹,而且最难得的是,作者在保持技术严谨性的同时,还能够用非常生动的语言来阐述。我最喜欢的是它关于并发控制的章节。很多书在这方面讲解得都很抽象,容易让人云里雾里,但这本书通过对各种锁机制(互斥锁、读写锁、自旋锁)的详细介绍,以及它们在不同场景下的应用,让我彻底理解了如何在多线程环境中有效地管理共享资源。作者甚至还穿插了对死锁的发生条件和避免策略的深入探讨,让我能够从根本上理解这类问题的根源。而且,书中对文件系统的讲解也非常透彻,不仅仅是讲了文件、目录的结构,更是深入到了文件系统的实现机制,比如 inode、block、日志等概念,以及它们如何协同工作来保证数据的可靠性和高效性。我以前对这些细节了解不多,但读了这本书之后,我才真正体会到文件系统设计的精妙之处。它不仅仅是一本技术书籍,更是一本能够激发思考、引导探索的著作,让我对计算机系统有了更宏观和深刻的认识。

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《操作系统教程》这本书,可以说是颠覆了我对操作系统的一些传统认知。它不仅仅是机械地灌输知识,更重要的是,它引导我进行深入的思考,去理解“为什么”和“怎么样”。我印象最深的是关于“并发”和“同步”的章节。在多任务环境下,如何保证各个任务能够有序地进行,并且避免数据冲突,一直是让我感到困惑的问题。这本书通过对各种锁机制(如互斥锁、读写锁)的详细讲解,以及信号量、管程等高级同步原语的介绍,让我对如何在并发环境下实现安全的资源访问有了全新的认识。作者还通过大量的代码示例,将这些抽象的概念转化为实际可操作的方案,这对于我这种喜欢动手实践的学习者来说,无疑是巨大的福音。此外,书中对文件系统的讲解也让我耳目一新。它不仅仅是介绍了文件和目录的结构,还深入到了文件系统的实现细节,比如 inode、block、目录项等概念,以及它们是如何协同工作的,让我对数据的存储和检索过程有了更清晰的理解。这本书不仅仅是一本教材,它更像是一位经验丰富的导师,在我探索操作系统世界的道路上,给予了我无尽的启发和指导。

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我一直对操作系统的“黑盒”感到好奇,总想知道在我们点击鼠标、输入命令之后,背后究竟发生了什么。《操作系统教程》这本书,恰好满足了我的这种好奇心。它以一种非常引人入胜的方式,为我揭开了操作系统的神秘面纱。作者的叙述风格非常独特,常常用一些贴切的比喻,将那些抽象的技术概念变得生动有趣。例如,在讲解内存管理时,作者将物理内存比作一个巨大的仓库,而虚拟内存则是为每个程序提供的一个独立的、连续的地址空间,这种比喻让我瞬间就理解了虚拟内存的核心思想。而且,这本书不仅仅是理论的讲解,它还大量的引用了实际操作系统的例子,比如 Linux 的进程调度器、Windows 的内存分页机制等等,这些具体的案例让我能够将理论知识与实际应用联系起来。我尤其喜欢它对 I/O 系统的讲解。它不仅介绍了各种 I/O 设备的工作原理,还深入探讨了如何通过 DMA、中断等机制来提高 I/O 效率,以及各种 I/O 缓冲和缓存策略。这本书让我觉得,学习操作系统不再是枯燥的知识堆砌,而是一场充满智慧的探索之旅,让我对计算机系统有了全新的认识。

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这本书简直是一场思维风暴!我本来以为自己对操作系统已经有了基本的认识,但《操作系统教程》彻底颠覆了我的看法。它不仅仅是罗列概念和算法,更重要的是,它像一位经验丰富的向导,一步步地引领我深入操作系统的核心。从最基础的进程管理,到复杂的内存分配,再到那些看似神秘的 I/O 操作,每一部分都讲解得鞭辟入里,而且充满了让人豁然开朗的洞见。作者的叙述方式非常独特,常常用一些贴切的比喻和生动的例子,让那些抽象的概念瞬间变得触手可及。我记得在讲到调度算法时,作者居然将 CPU 调度比作餐厅里服务员分配顾客的模式,一下子就让我理解了各种调度策略的优缺点,以及它们在实际应用中的权衡。这种“化繁为简”的能力,是很多技术书籍所欠缺的。而且,书中并没有仅仅停留在理论层面,而是大量的穿插了对经典操作系统的分析,比如 Linux 的内核设计、Windows 的 API 接口等等,这些实践性的内容让我感觉自己仿佛置身于一个真实的操作系统开发环境中。我甚至开始尝试着去理解一些开源操作系统的源码,虽然过程有些磕磕绊绊,但这本书为我打下的坚实基础,让我能够更自信地探索下去。它不仅仅是一本教程,更是一扇通往计算机系统深层奥秘的大门。

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我一直对计算机底层的运作原理非常着迷,而操作系统无疑是这一切的核心。《操作系统教程》这本书,就像是我进入这个神秘世界的一把金钥匙。它不仅仅是简单地罗列概念,而是通过作者精心的编排和深入浅出的讲解,将操作系统这个复杂的系统变得清晰明了。我最喜欢它对“进程”和“线程”的区分和管理部分的讲解。作者通过一个非常生动的比喻,将进程比作一个独立的“应用程序”,而线程则是这个应用程序内部的“执行流”,这种比喻让我一下子就明白了它们之间的关系和区别。而且,书中还详细地介绍了各种进程调度算法,比如FCFS、SJF、RR等,并且通过详细的例子展示了它们在实际中的表现。更令我惊喜的是,这本书还深入到了内存管理的部分,它不仅仅是介绍了虚拟内存和分页机制,还详细地分析了各种页面置换算法,以及它们对系统性能的影响。我以前总觉得内存管理是一件非常抽象的事情,但读了这本书之后,我才真正体会到它的精妙之处。这本书让我觉得,学习操作系统不再是枯燥乏味的记忆,而是一种充满探索和发现的乐趣。

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我一直对计算机系统的工作原理充满好奇,特别是操作系统在其中扮演的角色。过去也接触过一些相关的书籍,但很多都过于理论化,或者对实际应用缺乏指导。《操作系统教程》这本书,正好弥补了我的这个遗憾。它以一种非常系统和深入的方式,为我揭示了操作系统的奥秘。我最喜欢它对“进程管理”和“线程管理”的讲解。作者不仅仅是给出概念,更是通过大量的实例,详细地分析了进程的创建、销毁、切换过程,以及线程的生命周期管理。我尤其欣赏它对“调度算法”的讲解,它通过对各种调度算法的优缺点分析,让我能够理解在不同的场景下,应该选择哪种调度策略才能获得最佳的系统性能。而且,这本书还深入到了“内存管理”的部分,它不仅仅是介绍了虚拟内存和分页机制,更详细地分析了各种页面置换算法,以及它们对系统性能的影响。我以前对这些细节了解不多,但读了这本书之后,我才真正体会到操作系统设计的精妙之处。它不仅仅是一本技术书籍,更是一本能够激发思考、引导探索的著作,让我对计算机系统有了更宏观和深刻的认识。

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《操作系统教程》这本书,给我最大的感受就是它的“系统性”和“实操性”。它并不是零散地介绍一些操作系统的概念,而是从最基础的硬件抽象开始,层层递进,构建了一个完整的操作系统知识体系。作者在讲解每一个概念时,都会深入到其背后的实现原理,并且大量的引用了实际的系统调用和代码片段,让我能够清晰地看到这些理论是如何在实际系统中工作的。我印象最深的是对“死锁”这一概念的讲解。很多书籍只是简单地给出死锁的定义和避免策略,但这本书却通过分析多个进程之间资源竞争的场景,详细地展示了死锁产生的四个必要条件,并且给出了多种避免、检测和解除死锁的方法,以及相应的算法实现。这让我对死锁有了更深刻的理解,也能够更自信地在实际开发中避免这类问题的发生。此外,这本书对文件系统和进程间通信的讲解也同样出色,它不仅仅是介绍了概念,更是深入到它们的实现细节,比如文件系统的组织结构、目录的查找过程、各种 IPC 机制的工作原理等等。总而言之,这本书不仅仅是一本理论教材,更是一本能够指导我实践的工具书,让我受益匪浅。

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我最近一直在寻找一本能够真正帮助我理解操作系统底层原理的书籍,市面上同类书籍不少,但多数都流于表面,要么就是过于晦涩难懂,要么就是对实际应用缺乏指导。《操作系统教程》的出现,可以说是一股清流。这本书的结构安排非常合理,从最基本的硬件抽象层开始,逐步深入到用户态和内核态的交互,再到各种资源的管理和调度。我尤其欣赏它对并发和同步机制的讲解。在多线程环境下,如何保证数据的一致性和避免死锁,一直是我心中的一个难题,而这本书通过对锁、信号量、管程等机制的详细剖析,以及大量的代码示例,让我对这些概念有了清晰的认识。作者并没有简单地给出定义,而是通过分析各种场景下的问题,来引出解决方案,这种“问题驱动”的学习方式,极大地激发了我的学习兴趣。此外,书中对文件系统和虚拟内存的管理部分,也让我受益匪浅。它不仅解释了它们是如何工作的,更重要的是,它还深入探讨了这些机制背后的设计哲学和性能考虑。我以前总觉得这些东西离我比较遥远,但读完这本书,我才意识到它们是如何支撑起我们日常使用的电脑的。这本书不仅仅是一本教科书,它更像是一次对计算机系统的一次彻底的“解剖”,让我看到了隐藏在代码之下的精妙设计。

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