计算机操作系统典型题解析及自测试题 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:西北工业大学出版社

作者:杨麦顺等编

出品人:

页数:207

译者:

出版时间:2002-5

价格:10.0

装帧:平装

isbn号码:9787561214602

丛书系列:

图书标签:

• 操作
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• 计算机基础
• 经典案例

《计算机操作系统：原理、实践与高级主题》 内容简介 本书旨在深入剖析现代计算机操作系统的核心原理，涵盖从基础概念到高级技术的全方位知识体系。我们着眼于培养读者对操作系统运作机制的深刻理解，不仅讲解“是什么”，更侧重于“为什么”和“如何做”。本书的编写风格力求严谨而不失趣味，理论与实践相结合，旨在帮助不同层次的读者，无论是初学者还是有一定经验的开发者，都能在此书中找到提升自我的价值。 第一部分：操作系统基础 本部分将系统地介绍操作系统的基本概念和核心功能，为后续深入学习打下坚实的基础。 导论：操作系统概览 操作系统的定义与作用：我们将首先明确什么是操作系统，它在计算机系统中扮演何种角色。操作系统是连接硬件和应用程序的桥梁，负责管理和协调计算机的所有硬件资源，为用户提供一个友好的操作界面。我们将探讨其在资源抽象、资源管理、提供用户接口等方面的关键作用。 操作系统的历史发展：简要回顾操作系统的演进历程，从批处理系统、分时系统到现代多用户、多任务、分布式操作系统，理解技术变革的驱动力以及不同时代操作系统的特点。 操作系统的类型与结构：介绍不同类型的操作系统（如批处理、实时、嵌入式、通用操作系统）及其适用场景。同时，我们将分析操作系统的基本结构，如单体结构、微内核结构、宏内核以及混合结构，理解它们各自的优缺点和设计哲学。 进程管理 进程的概念与状态：深入理解进程是程序的一次执行过程，是系统进行资源分配和调度的基本单位。详细讲解进程的生命周期（创建、就绪、运行、阻塞、终止）以及PCB（进程控制块）的组成和作用，这是进程管理的核心数据结构。 进程调度：探讨多种进程调度算法，包括先来先服务（FCFS）、最短作业优先（SJF）、优先级调度、时间片轮转（Round Robin）以及多级反馈队列调度。我们将分析它们的算法原理、优缺点，并通过实例展示其在不同场景下的性能表现。此外，还会介绍实时调度中的硬实时和软实时调度。 进程同步与通信：这是操作系统并发执行的关键。我们将详细讲解并发执行带来的竞争条件（Race Condition）问题，并介绍实现进程同步的机制，如信号量（Semaphore）、互斥锁（Mutex）、管程（Monitor）等。理解并掌握这些机制是避免死锁和保证数据一致性的基础。同时，我们将探讨进程间通信（IPC）的各种方式，包括共享内存、消息队列、管道（Pipe）和套接字（Socket），理解它们的工作原理和适用场景。 线程：区分进程和线程的概念，介绍线程是进程内的一个执行单元，可以共享进程的资源。详细讲解用户级线程和内核级线程的实现方式、优缺点以及它们在多处理机上的并发执行问题。 内存管理 内存管理的目标与基本概念：阐述内存管理的核心目标：提高内存利用率、为进程提供独立的地址空间、实现内存共享和保护。介绍逻辑地址、物理地址、地址重定位等基本概念。 内存分配：讲解连续分配方式，如固定分区和可变分区，并分析其缺点（碎片问题）。重点介绍非连续分配方式，包括分页（Paging）和分段（Segmentation）技术。详细解析页表、段表的作用，以及多级页表、反向页表等高级分页技术。 虚拟内存：这是现代操作系统最核心的技术之一。我们将深入讲解虚拟内存的概念，它允许程序使用的地址空间大于物理内存的大小。详细阐述请求分页（Demand Paging）原理，包括页面置换算法（如LRU、FIFO、Optimal、Clock等），以及页面抖动（Thrashing）现象及其解决方法。介绍页面加载、写回等过程。 内存共享与保护：讨论如何在进程间实现内存共享，以及操作系统如何通过硬件支持（如页表权限位）实现内存访问保护，防止非法访问。 文件系统 文件与文件系统概念：定义文件及其属性，介绍文件的逻辑结构（记录式、源程序式、二进制式）和物理结构（连续文件、链式文件、索引文件）。阐述文件系统的作用：提供对文件的创建、删除、读写、查找等操作，以及对文件目录的管理。 文件目录结构：讲解不同类型的目录结构，如单级目录、两级目录、树形目录和无环图目录，分析其管理效率和共享的便捷性。 文件存储管理：探讨文件在磁盘上的存储方式，包括空闲文件块的记录（位示图、空闲链表）以及文件的分配方法（连续分配、链式分配、索引分配）。 文件系统实现：介绍文件系统的实现技术，如缓冲区管理、目录的实现（线性查找、哈希查找）、磁盘I/O的管理等。 文件系统一致性与恢复：讨论文件系统一致性的重要性，以及如何通过日志文件（Journaling）等技术来保证文件系统在异常情况下的恢复能力。 输入/输出（I/O）管理 I/O设备与接口：介绍各种类型的I/O设备（块设备、字符设备、网络设备）及其特点。讲解I/O控制器的作用，以及如何通过I/O端口和总线与CPU进行交互。 I/O控制方式：详细阐述程序控制I/O、中断驱动I/O、DMA（直接内存访问）以及通道控制等I/O控制方式，理解它们在效率和CPU开销方面的差异。 I/O软件层次：介绍I/O软件的设计层次，包括用户层I/O软件、设备无关软件（缓冲、设备驱动程序）以及设备驱动程序。 设备驱动程序：阐述设备驱动程序的作用，它是连接操作系统和特定I/O设备的软件接口，负责将通用的I/O请求转换为设备特定的指令。 缓冲与缓存：讲解I/O缓冲和缓存技术如何提高I/O的效率，减少CPU的等待时间。 第二部分：高级主题与实践 本部分将进一步拓展操作系统的边界，探讨更复杂的概念、现代操作系统中的关键技术以及安全性等议题。 死锁 死锁的定义与条件：清晰定义死锁，并详细阐述导致死锁的四个必要条件：互斥条件、请求与保持条件、不剥夺条件、循环等待条件。 死锁的处理方法：介绍死锁的处理策略，包括死锁预防（破坏死锁发生的四个条件）、死锁避免（如银行家算法）、死锁检测与解除。重点解析银行家算法的设计思路和实现细节。 分布式操作系统 分布式操作系统的概念与特点：介绍分布式操作系统与集中式操作系统的区别，强调其资源共享、透明性、可扩展性等特性。 分布式系统中的进程通信：探讨分布式系统中的进程通信机制，如远程过程调用（RPC）、消息传递系统等。 分布式文件系统：介绍分布式文件系统的设计原则，如NFS（Network File System）等。 分布式共享内存：探讨分布式系统中实现共享内存的技术。 实时操作系统（RTOS） 实时系统的概念与需求：介绍实时系统的定义，以及其对任务调度的及时性、确定性要求。区分硬实时和软实时系统。 实时调度算法：深入研究适用于实时系统的调度算法，如Rate Monotonic（RM）、Earliest Deadline First（EDF）等。 实时操作系统设计考量：讨论实时操作系统在事件处理、中断响应、资源抢占等方面的设计要点。 操作系统安全性 安全威胁与攻击：列举常见的操作系统安全威胁，如病毒、蠕虫、特洛伊木马、拒绝服务攻击等。 安全机制：介绍操作系统提供的安全机制，包括用户身份认证、访问控制列表（ACL）、安全审计、加密技术等。 安全策略与设计：讨论操作系统安全策略的设计原则，如最小权限原则、纵深防御等。 性能评估与调优 性能指标：介绍衡量操作系统性能的关键指标，如吞吐量、响应时间、周转时间、利用率等。 性能分析工具：介绍常用的操作系统性能分析工具，如top、vmstat、iostat、perf等，并演示如何使用它们来诊断性能瓶颈。 系统调优策略：探讨针对不同系统瓶颈（CPU、内存、I/O、网络）的调优方法和技术。 现代操作系统新技术展望 容器化技术：介绍Docker、Kubernetes等容器化技术，它们如何利用操作系统的特性（如命名空间、控制组）实现轻量级的隔离和部署。 微服务架构下的操作系统挑战：探讨微服务架构对操作系统带来的新的需求和挑战。 云原生操作系统：展望未来操作系统在云计算和云原生环境下的发展趋势。 本书特色 理论深度与实践广度并重：不仅提供扎实的理论基础，还通过丰富的示例和场景分析，引导读者理解理论在实际应用中的体现。 结构清晰，逻辑严谨：按照从基础到高级的脉络组织内容，确保读者能够逐步深入，构建完整的知识体系。 注重概念的辨析与对比：对于易混淆的概念，如进程与线程、分页与分段等，会进行详细的辨析和对比，帮助读者形成清晰的认识。 案例分析与代码示例：在适宜之处，会穿插经典的操作系统案例分析，并提供简化的代码示例，增强理解的直观性。 面向未来，紧跟技术前沿：在高级主题部分，会触及当前和未来操作系统发展的重要方向，帮助读者了解行业动态。 本书适合计算机科学与技术、软件工程等专业的本科生、研究生，也适合从事系统开发、系统管理、高性能计算等工作的专业人士阅读。通过对本书的学习，读者将能更深刻地理解计算机系统的运作底层，为解决实际问题、进行系统设计和优化打下坚实的基础。

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这本书的纸张和印刷质量也值得一提，这对于长时间阅读来说非常重要。内页的纸张略带米黄色，有效缓解了长时间阅读带来的视觉疲劳，这对我们这种需要长时间面对屏幕和纸质材料的学习者来说，是一个贴心的设计。排版布局非常清晰，代码块和正文的区分度很高，关键术语的加粗处理也很到位，使得阅读节奏可以根据内容的复杂度灵活调整。我尤其喜欢它在处理系统调用和内核数据结构描述时所采用的图表格式，简洁明了，逻辑清晰，不像有些教材那样把重要的信息淹没在冗长的文字叙述中。总的来说，这本教材在“阅读体验”这一块做得非常出色，让人愿意沉下心来，一点一点地啃下去，而不是望而却步。

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这本书的装帧设计倒是挺吸引人的，封面上那种深邃的蓝色调和简洁的字体搭配，给人一种专业、可靠的感觉。初次拿到手，翻阅了一下目录，内容覆盖的知识点非常全面，从基础的概念介绍到深入的原理剖析，再到后期的实践应用，结构层次感很强。尤其是一些经典例题的排布，不是那种干巴巴的堆砌，而是巧妙地穿插在理论讲解之中，让读者在学习理论的同时，就能立刻看到实际应用的效果。这种“理论+实例”的教学模式，对于我们这种需要快速掌握核心知识点的学习者来说，简直是福音。我特别喜欢它在讲解某些复杂算法时，配上的那些详细的图示和流程图，把抽象的概念具体化了，连我这个初学者也能很快理解其内在逻辑。而且，书中的语言风格非常平实，没有太多晦涩难懂的专业术语，即便是第一次接触操作系统这门学科的人，也能比较顺畅地阅读下去。读完前几章，就已经感觉对操作系统的整体框架有了更清晰的认识，这比我之前看其他教材的体验要好得多。

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通过对这本书的初步接触，我发现它在“实战导向”方面做得非常到位。它不仅讲解了理论，还融入了对主流操作系统（比如Linux或类Unix系统）实际工作方式的对比和侧重。例如，在讨论进程调度时，它会很自然地引出现实系统中采用的调度算法的权衡取舍，这种将学术研究与工程实践相结合的视角，极大地提升了知识的实用价值。我感觉这本书似乎是在培养读者“像系统工程师一样思考”的能力，而不是仅仅停留在“知道操作系统是什么”的层面。对于希望未来从事底层开发或者系统优化方向的读者来说，这种注重原理深挖和工程考量的叙述风格，无疑是一笔宝贵的财富。它提供的不仅仅是知识，更是一种解决实际问题的思维框架。

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说实话，这本书的深度和广度都超出了我的预期，尤其是在处理并发控制和死锁预防这几个核心难点时，作者展现出了极高的教学水准。它没有仅仅停留在对教科书概念的转述上，而是深入挖掘了不同算法背后的思想精髓和适用场景。比如，在比较信号量和管程的优缺点时，那种对比分析细致入微，甚至连不同操作系统内核实现上的细微差别都有所提及，这对于我们准备进阶学习或面试非常有帮助。我注意到，书中对一些历史上的经典问题，比如经典的生产者-消费者问题，提供了不止一种解决方案的详细推导，这种多角度的剖析方式极大地拓宽了我的思路。我个人感觉，这本书更像是一位经验丰富的老教授，在手把手地带着你攻克一个个技术堡垒，讲解时不急不躁，关键点却极其精准。如果你只是想应付考试，这本书可能略显“超纲”，但如果你是真心想把这门技术学扎实，它绝对值得你投入时间细细品味。

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作为一本号称带有“自测试题”的书籍，它的自我检测环节设计得非常巧妙。我特别欣赏它将测试题分为“基础巩固”和“综合应用”两个层级。基础题目的设置，能迅速帮你定位知识盲区，那些模棱两可的概念，做完一遍立马就清晰了。而那些综合应用题，往往是将好几个章节的知识点糅合在一起，考察的不是死记硬背，而是对系统整体工作流程的理解和逻辑推理能力。这种设计迫使我们必须建立起知识间的联系，而不是孤立地看待每一个知识点。我尝试着按照书上的建议，在学完一个单元后立刻进行自测，发现这种即时反馈机制对巩固记忆的效果是立竿见影的。更重要的是，书后对这些难题的解析，详细到每一个选项为什么正确、为什么错误，完全没有敷衍了事，这让我感觉这本书的价值远超一般的习题集。

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