计算机操作系统学习指导与习题解答

计算机操作系统学习指导与习题解答 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:第1版 (2006年1月1日)
作者:何炎祥
出品人:
页数:225
译者:
出版时间:2006-1
价格:20.0
装帧:平装
isbn号码:9787302120988
丛书系列:
图书标签:
  • 使用;技巧
  • 操作系统
  • 计算机
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具体描述

本书是为高等院校计算机及相关专业学生编写的“计算机操作系统”课程的学习指导用书,旨在帮助读者加深对操作系统课程知识要点的理解与掌握,提高分析问题和解决问题的能力。

全书分为14章,前13章的内容是对清华大学出版社出版的主教材《计算机操作系统》内容的概括和总结,最后一章给出的模拟试题和思考题可供读者练习和自测之用。各章中均分为重点与难点、典型例题和课后习题解答3个部分,它涵盖了整个《计算机操作系统》教材的知识点和主要内容。

本书可作为高等院校计算机专业及相关专业本、专科师生的操作系统原理教学的参考书,也可供参加自学考试、硕士研究生入学考试的各类人员及计算机应用技术人员参考。

《计算机操作系统》:揭开现代计算的基石 计算机操作系统是现代计算的灵魂,是连接用户与硬件之间的桥梁。它如同一个高效的管家,负责管理计算机的所有资源,包括处理器、内存、存储设备、输入/输出设备等,并为应用程序提供一个稳定、可靠的运行环境。理解操作系统的原理和机制,不仅是计算机科学专业学生的必修课,也是每一位希望深入了解计算机工作方式的技术爱好者所不可或缺的知识。 本书旨在为您提供一个全面而深入的视角,探索操作系统这一复杂而迷人的领域。我们将从最基础的概念入手,逐步深入到操作系统的核心功能和实现细节。 一、操作系统的起源与发展 在深入技术细节之前,我们首先会回顾操作系统的发展历程。从最初的批处理系统,到分时系统,再到现代的嵌入式系统和分布式系统,操作系统的演进反映了计算机技术不断进步的轨迹。了解这段历史,有助于我们理解当前操作系统设计中的一些重要理念和权衡。 二、操作系统内核:心脏的律动 操作系统的核心是内核,它是所有其他软件的基础。我们将深入剖析内核的主要组成部分: 进程管理: 进程是程序的一次执行过程,是操作系统进行资源分配和调度的基本单位。我们将学习进程的定义、状态转换、进程控制块(PCB)的结构、进程创建与终止、以及进程间通信(IPC)的各种机制,如管道、信号量、共享内存等。我们还会探讨进程调度的策略,如先来先服务(FCFS)、短作业优先(SJF)、优先级调度、时间片轮转(Round Robin)等,以及如何实现多任务并发执行。 线程管理: 线程是进程内的一条执行路径,共享进程的资源,但拥有独立的执行上下文。我们将讨论用户级线程与内核级线程的区别,以及它们在并发性、开销和同步上的优劣。多线程模型的应用场景及其带来的挑战,如死锁和竞态条件,也将是我们关注的重点。 内存管理: 内存是计算机运行的核心资源,高效的内存管理是操作系统性能的关键。我们将详细讲解内存分配的方法,包括连续内存分配(如首次适应、最佳适应、最坏适应)和非连续内存分配(如分页、分段)。分页是现代操作系统中最常用的内存管理技术,我们将深入研究页表的结构、地址转换过程、以及页面置换算法,如先进先出(FIFO)、最近最少使用(LRU)、最佳页面置换(OPT)等。此外,虚拟内存的概念及其实现机制,如请求分页和页面交换,将帮助我们理解程序如何访问超出物理内存容量的数据。 文件系统: 文件系统是组织和管理存储设备上数据的关键。我们将学习文件的概念、属性、操作,以及文件系统的结构,如目录结构(单级、两级、树形)、文件分配方法(连续分配、链式分配、索引分配)和空闲空间管理(位图、空闲链表)。我们还将探讨文件系统的可靠性、性能优化以及访问控制等重要方面。 输入/输出(I/O)管理: I/O设备的多样性和速度差异给操作系统带来了巨大的挑战。我们将研究I/O设备的基本原理、I/O控制方式(程序控制I/O、中断驱动I/O、DMA),以及I/O软件结构,如I/O控制器、设备驱动程序、以及用户空间与内核空间的I/O交互。缓冲技术和磁盘调度算法(如FCFS、SSTF、SCAN、C-SCAN)将帮助我们理解如何提高I/O效率。 三、并发与同步:协奏曲的和谐 在多任务环境下,多个进程或线程可能会同时访问共享资源,这就可能导致数据不一致或程序崩溃。因此,并发与同步是操作系统设计中的核心难题。我们将深入研究: 临界区问题: 如何确保在同一时刻只有一个进程能够访问共享资源。 同步机制: 学习各种同步原语,如互斥锁(Mutex)、信号量(Semaphore)、条件变量(Condition Variable)、管程(Monitor)等,以及它们在解决并发问题中的应用。 死锁: 分析死锁产生的四个必要条件(互斥、占有并等待、不可剥夺、循环等待),以及死锁的预防、避免、检测和解除策略。 四、操作系统的其他重要方面 除了上述核心概念,我们还将触及操作系统的其他重要主题: 安全性: 保护系统免受非法访问和恶意攻击,包括用户认证、访问控制、加密技术等。 分布式操作系统: 探索如何在多个计算机之间协调资源和通信,实现分布式计算。 实时操作系统: 学习为需要严格时间限制的应用设计的操作系统,如嵌入式系统。 虚拟化技术: 理解虚拟机和容器如何实现资源的隔离和共享,提高资源利用率。 五、实践与理解 理论学习需要与实践相结合。本书将引导您理解常见的操作系统实现,例如 Linux 系统。通过分析具体的系统调用、内核数据结构和调度算法的实现,您可以更深刻地理解抽象概念。 无论您是初学者还是有一定基础的学习者,本书都将为您提供一个坚实的理论基础和清晰的理解框架,帮助您掌握计算机操作系统的精髓,从而更好地理解和驾驭现代计算机系统。

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读后感

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用户评价

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这本书的封面设计就充满了吸引力,简约而又不失专业感。我当初选择它,很大程度上是被它清晰的版式和良好的排版所吸引。翻开书页,我首先注意到的是它对概念的解释非常到位,不像有些书那样生硬地罗列定义,而是通过生动的比喻和类比,将那些抽象的计算机操作系统原理变得通俗易懂。例如,当讲到进程管理时,作者并没有直接抛出一堆术语,而是用了一个生动的“工厂流水线”的比喻,将CPU比作工人,进程比作正在加工的工件,调度算法则像是流水线上的管理者,如何高效地分配工人资源,让工件们都能及时得到处理,这个类比一下子就让我对进程调度的复杂性有了直观的认识。我尤其欣赏的是书中对一些关键算法的讲解,比如经典的“先来先服务”、“短作业优先”等调度算法,作者不仅给出了算法的伪代码,还详细地分析了它们在不同场景下的优缺点,以及在实际操作系统中的应用。书中提供的习题更是质量上乘,它们紧密结合了理论知识,能够有效地检验我对概念的理解程度。很多题目都设计得非常巧妙,能触及到知识点的核心,迫使我去思考,去回顾书中的相关章节。而且,习题解答部分也非常详尽,不仅给出了最终答案,还对解题思路进行了层层剖析,让我明白了为什么是这个答案,以及在遇到类似问题时应该如何思考。我感觉这本书不仅仅是在传授知识,更是在培养我解决问题的能力。

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我一直对操作系统这个领域充满了好奇,但又觉得它非常深奥,像一座难以逾越的高山。市面上有很多相关的书籍,但很多都过于理论化,枯燥乏味,让我望而却步。直到我遇到了这本书,它像一道温暖的阳光,驱散了我心中的迷雾。书中的语言风格非常平实,没有使用太多晦涩难懂的专业术语,即使是一些初学者也能轻松理解。作者善于从实际应用的角度来讲解原理,比如在介绍文件系统时,他并没有一开始就深入讲解B-树、索引节点等底层结构,而是先从我们日常使用的文件复制、删除等操作入手,然后循序渐进地引导我们去理解文件系统是如何在磁盘上组织和管理这些数据的。这种由浅入深的学习方式,让我感觉学习过程非常顺畅,没有产生畏难情绪。书中的插图和图示也起到了画龙点睛的作用,它们将一些复杂的概念形象化,例如内存管理中的分页和分段机制,通过精美的图解,我能清晰地看到内存是如何被划分、分配和回收的,这比纯文字的描述要直观得多。另外,这本书还穿插了一些实际操作的指导,虽然篇幅不长,但对于刚刚接触操作系统的我来说,这些指导非常有价值,让我知道如何去验证书中的理论,如何去观察和理解操作系统的行为。

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这是一本能够真正帮助我“融会贯通”的书。在学习操作系统过程中,我常常会遇到一些看似独立的概念,但它们之间又有着千丝万缕的联系。这本书的优点在于,它能够将这些分散的知识点串联起来,形成一个完整的知识体系。作者在讲解每一个章节时,都会回顾前面已经学过的知识,并指出它们与当前章节内容的关系。例如,在讲解文件系统时,作者会回顾进程管理和内存管理的相关内容,说明进程是如何访问文件,以及文件数据是如何在内存中进行缓存的。这种“前后呼应”的设计,让我能够更好地理解不同模块之间的协作关系。书中的习题也体现了这种关联性。很多题目都不是孤立地考察某个知识点,而是要求我综合运用多个概念来解决问题。我记得一道关于网络通信的题目,要求我分析在一个多进程环境下,如何通过管道实现进程间通信,以及网络协议是如何在操作系统中进行处理的。这道题目就需要我同时理解进程管理、IPC机制以及网络I/O等多个方面的知识。通过这样的习题,我才真正体会到了操作系统的整体性。

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说实话,在接触这本书之前,我对操作系统的一些核心概念,比如内存管理和进程同步,一直都感到十分困惑。它们就像是隐藏在代码深处的“黑匣子”,让我觉得难以捉摸。但是,这本书彻底改变了我的看法。作者用一种非常系统和结构化的方式,将这些复杂的概念逐一拆解,并用清晰的逻辑和恰当的比喻进行解释。在讲解内存管理时,作者从最基础的物理内存和逻辑内存的区别入手,然后逐步深入到分段、分页、段页式管理等不同机制。我尤其被书中对“虚拟内存”的讲解所吸引,作者通过一个精妙的比喻,将看似复杂的虚拟内存概念变得非常容易理解。它让我明白,为什么即使我们的物理内存有限,我们仍然可以运行比物理内存更大的程序。书中的习题也恰如其分地巩固了这些概念。我记得一道关于页面置换算法的习题,要求我模拟LRU和FIFO算法在处理一系列页面访问序列时的性能。通过这道题目,我深刻地理解了不同页面置换算法的工作原理及其优缺点,并且能够根据实际情况选择合适的算法。

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我一直认为,好的学习资料应该兼具知识性和趣味性,而这本书恰恰做到了这一点。在学习操作系统这样相对枯燥的学科时,幽默风趣的语言和生动的例子是至关重要的。这本书在这方面做得相当出色。作者在讲解一些相对复杂的概念时,会不时穿插一些生动有趣的比喻,比如将CPU比作“辛勤的园丁”,内存比作“花园”,进程就是“正在生长的花朵”,而调度算法则是“如何安排园丁给花朵浇水施肥”。这些形象的比喻,一下子就拉近了我和操作系统之间的距离,让我觉得学习过程不再那么吃力。书中的一些图示也非常巧妙,它们不仅仅是简单的示意图,而是将抽象的原理用视觉化的方式呈现出来,让人一目了然。我尤其喜欢书中对虚拟内存的讲解,作者通过一个“房间”的比喻,形象地解释了页表是如何将虚拟地址映射到物理地址的,并且详细阐述了页面置换算法的原理。这让我对虚拟内存这个复杂的概念有了更清晰的理解。习题的设置也很有意思,很多题目都设置了一些小小的“陷阱”,需要我仔细思考才能找到正确的答案,这种挑战性的设计反而激发了我的学习热情。

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这本书的魅力在于它对细节的关注和对原理的深度挖掘。它不仅仅是在教你“是什么”,更是在告诉你“为什么”。作者在讲解每一个概念时,都会追溯到它的起源和设计初衷,这让我能够更深刻地理解这些概念在整个操作系统体系中的地位和作用。我尤其欣赏书中对“中断”和“异常”的讲解。这两个概念对于理解CPU如何响应外部事件以及如何处理程序错误至关重要,但往往容易被初学者忽视。这本书却花了大量的篇幅来详细阐述它们的工作原理,包括中断向量表、中断处理程序、中断的优先级等。通过这些讲解,我才真正明白,为什么当我们按下键盘时,CPU能够及时地响应;为什么当程序出现错误时,操作系统能够捕获并进行处理。书中的习题也紧密围绕着这些核心概念展开,很多题目都要求我分析在特定场景下,中断是如何被触发和处理的,或者当出现某种异常时,操作系统会采取哪些措施。这让我对操作系统的底层运行机制有了更直观的认识。

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这本书对我来说,真是一次痛并快乐着的学习体验。痛,是因为有些习题真的非常烧脑,需要花费大量的时间去理解、去推导。但我更享受这个过程,因为它让我深刻地认识到自己在哪些方面还有不足,哪些概念理解得不够牢固。书中那些精心设计的题目,就像一个个“拦路虎”,逼着我去啃硬骨头,去钻研那些看似不起眼但至关重要的细节。比如,一道关于死锁的习题,要求我们分析在一个多线程并发环境下,如何避免或检测死锁的发生。这不仅仅是理论的考察,更是对逻辑思维和问题分析能力的考验。我反复阅读了书中的死锁相关章节,结合习题中的具体场景,一步步地梳理出可能导致死锁的条件,并尝试用书中的银行家算法进行演示。最终,在多次尝试和思考之后,我终于找到了问题的关键所在,那种豁然开朗的感觉,真的是无与伦比。书后的解答部分,更是我的“救命稻草”,它总能在我陷入困境时,提供给我正确的方向和清晰的思路。我发现,解答不仅仅是给出答案,更重要的是它教会了我解题的方法和技巧,让我学会如何将抽象的理论转化为具体的解决方案。

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这本书给我的感觉就像一位循循善诱的良师益友,它不是简单地将知识灌输给我,而是引导我去思考,去探索。作者在讲解每一个知识点时,都会先提出一些问题,然后逐步引导读者去寻找答案。例如,在介绍进程状态转换时,作者并没有直接给出“就绪”、“运行”、“阻塞”等状态的定义,而是先提出了“一个程序在什么时候需要等待I/O?它在等待I/O的时候,CPU能不能被其他程序使用?”,通过这样的追问,自然而然地引出了进程的概念以及进程在不同状态之间的转换。这种“问题驱动”的学习方式,让我能够更主动地去参与到学习过程中,而不是被动地接受信息。书中的习题解答也体现了这种引导性。很多题目,解答不仅仅是给出最终答案,还会提供几种不同的解题思路,或者分析解题过程中可能遇到的误区。这让我觉得,我不仅仅是在做题,更是在学习如何思考,如何分析问题,如何找到最优的解决方案。我尤其记得一道关于磁盘调度算法的题目,要求我比较不同算法在处理一系列磁盘I/O请求时的效率。通过书中的引导,我不仅理解了各种算法的原理,还学会了如何通过计算来评估它们的性能。

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作为一名对计算机科学充满热情的学生,我一直在寻找一本能够系统性地梳理操作系统知识的书籍。这本书无疑满足了我的需求。它的结构非常清晰,章节安排合理,每一章都围绕着一个核心主题展开,并且前后章节之间有着紧密的逻辑联系。从最基础的计算机系统结构到复杂的并发与同步、内存管理、文件系统以及输入输出系统,这本书几乎涵盖了操作系统所有重要的组成部分。我特别喜欢它在介绍新概念时,总是会先给出相关的背景知识和动机,让我们明白这个概念为什么重要,它解决了什么问题。这种“为什么”的引入,比直接“是什么”的讲解更能激发我的学习兴趣。而且,书中的内容不仅限于理论,还经常会提到一些经典的操作系统(如UNIX、Linux)的实现细节,这让我能够将理论与实践联系起来,对操作系统的理解更加深刻。比如,在讲解进程调度的部分,书中会对比几种不同的调度算法在Linux内核中的实现方式,这让我感觉到我学习的知识不再是孤立的,而是有实际的应用场景的。

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这本书给我的第一感觉就是“扎实”。它的内容涵盖面广,深度也足够,对于想要深入理解操作系统底层原理的读者来说,绝对是一本不可多得的宝藏。作者在讲解每一个知识点时,都力求做到严谨细致,不会有含糊不清的地方。我尤其欣赏书中对并发控制机制的详细阐述。进程之间的互斥、同步问题是操作系统中最核心也是最容易出错的部分之一,而这本书通过对信号量、管程、锁等机制的深入剖析,让我彻底理解了它们是如何保证并发访问共享资源的正确性的。书中还提供了很多经典的并发问题场景,比如生产者-消费者问题、读者-写者问题等,并通过图示和伪代码详细讲解了如何使用这些机制来解决它们。这些例子非常具有代表性,让我能够将学到的理论知识应用到实际的编程场景中去。习题部分也延续了这种“扎实”的风格,很多题目都需要我运用所学知识进行分析和设计。我记得有一道关于内存分配算法的题目,要求我实现几种不同的内存分配策略,并分析它们的性能差异。这对我来说是一个不小的挑战,但我通过反复思考和查阅相关资料,最终完成了题目,并且对各种内存分配算法有了更深的认识。

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