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出版者:Springer

作者:Peter Brucker

出品人:

页数:367

译者:

出版时间:2004-03-01

价格:USD 99.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9783540205241

丛书系列:

图书标签:

• Scheduling
• Algorithms
• Operating Systems
• Computer Science
• Real-Time Systems
• Parallel Processing
• Resource Management
• Performance Evaluation
• Queueing Theory
• Distributed Systems

《高效运作的艺术：现代调度算法的基石》 在这瞬息万变的数字时代，效率与优化已成为企业生存与发展的生命线。从复杂的云计算资源分配，到繁忙的生产线生产计划，再到多任务处理的操作系统核心，乃至动态变化的交通流量管理，背后无不涌动着一套精妙绝伦的算法——调度算法。它们是隐藏在这一切高效运作背后的无名英雄，默默地协调着成千上万的任务，确保有限的资源得到最有效的利用，以最小的代价实现最大的产出。 《高效运作的艺术：现代调度算法的基石》深入剖析了调度算法这一计算机科学与运筹学交叉领域的核心概念。本书并非一本枯燥的技术手册，而是以引人入胜的方式，揭示了调度算法如何成为驱动现代系统高效运转的强大引擎。我们相信，理解这些算法不仅对于计算机科学家、软件工程师至关重要，对于任何希望优化流程、提升效率的管理者、研究人员甚至学生来说，都具有不可估量的价值。 为何调度如此重要？ 想象一下，在一个繁忙的机场，成百上千架飞机需要在有限的跑道上起降，每架飞机都有其特定的起降时间窗口和优先等级。如果调度不当，轻则导致延误，重则可能引发灾难。在信息技术领域，情况同样如此。一个服务器同时需要处理来自无数用户的请求，每个请求都有不同的处理需求和响应时间要求。一个优秀的调度算法能够确保服务器资源（CPU、内存、网络带宽）得到最优分配，快速响应用户请求，从而提升用户体验，保障服务的可用性。 再将目光投向制造业。流水线上的工序需要精确衔接，物料的配送也必须及时到位。任何一个环节的延误都可能导致整个生产线的停滞，造成巨大的经济损失。通过精密的调度算法，企业可以最大化生产设备的利用率，缩短生产周期，降低库存成本，最终提升市场竞争力。 从操作系统管理 CPU 时间片，到数据库管理查询的执行顺序，再到网络路由器决定数据包的传输路径，调度算法的身影无处不在。它们是解决资源竞争、冲突以及不确定性问题的关键。本书将带领读者穿越这些场景，理解调度问题本质的普遍性，以及解决这些问题的通用方法。 本书的核心内容概览： 《高效运作的艺术：现代调度算法的基石》将从基础理论出发，逐步深入到各种经典及现代调度算法的原理、设计思想、性能评估以及实际应用。 第一部分：调度问题的基石——理解核心概念 在开始探讨具体的算法之前，我们需要对调度问题本身有一个清晰的认识。这部分将涵盖： 调度问题的定义与分类： 什么是调度问题？它有哪些常见的类型？（例如，单机调度、并行机调度、流动车间调度、作业车间调度等） 调度目标： 我们希望通过调度达到什么目的？（例如，最小化总完成时间、最小化平均完成时间、最小化最大完成时间（Makespan）、最小化总拖期、最大化吞吐量、最大化资源利用率等） 约束条件： 调度过程中需要考虑哪些限制？（例如，机器可用性、工序依赖性、交货期、时间窗口、优先级等） 模型与表示： 如何用数学模型来描述和分析调度问题？（例如，甘特图、网络图、数学规划模型等） 第二部分：经典调度算法——解决问题的基石 这一部分将深入介绍一系列在调度领域具有里程碑意义的经典算法。我们将不仅仅是列出算法，更重要的是解析它们的内在逻辑、工作原理以及适用的场景。 单机调度算法： 先到先服务 (FCFS/FIFO)： 最直观的调度方式，但效率可能不高。 最短作业优先 (SJF)： 能够显著降低平均等待时间。我们将探讨其抢占式和非抢占式两种版本。 优先级调度： 如何根据任务的重要性进行调度，以及如何避免低优先级任务被饿死。 轮转调度 (Round Robin)： 在多任务环境中确保公平性和响应性。 并行机调度算法： 列表调度 (List Scheduling)： 一种简单而有效的启发式算法，以及其变种。 最长处理时间优先 (LPT) 调度： 如何在并行机上分配任务以最小化 Makespan。 最短处理时间优先 (SPT) 调度： 在并行机上的应用。 其他经典算法： 早截止日期优先 (EDD) 调度： 确保所有任务都能按时完成。 霍尔特曼 (Holt-Thompson) 算法： 用于解决特定类型的调度问题。 第三部分：现代调度算法与进阶主题 随着计算能力的增强和问题复杂度的提升，我们还需要更先进的调度技术。 遗传算法 (Genetic Algorithms)： 一种模拟生物进化过程的全局搜索优化方法，在复杂调度问题中表现出色。 模拟退火算法 (Simulated Annealing)： 借鉴固体退火过程，用于寻找优化解。 蚁群优化算法 (Ant Colony Optimization)： 受蚂蚁觅食行为的启发，用于解决组合优化问题。 禁忌搜索算法 (Tabu Search)： 一种局部搜索算法，通过禁忌列表避免陷入局部最优。 约束规划 (Constraint Programming)： 一种强大的建模与求解技术，适用于复杂的调度场景。 强化学习在调度中的应用： 如何利用机器学习的方法让调度系统自适应地学习最优策略。 动态调度问题： 当任务不断到达，或者资源状态发生变化时，如何进行实时调度。 分布式调度： 在多台机器协同工作的环境中，如何进行有效的任务分配与协调。 实时调度： 关注任务的截止时间，确保关键任务及时完成。 第四部分：性能评估与实际应用 理论的算法需要通过实践来检验。 调度算法的性能度量： 如何客观地评估一个调度算法的好坏？（例如，复杂度分析、仿真实验、实际部署效果等） 调度问题的 NP-难性： 为什么许多调度问题很难找到精确最优解？ 启发式算法与近似算法： 在 NP-难问题面前，我们如何设计有效的求解方法。 案例研究： 操作系统进程调度： Linux、Windows 等操作系统的调度策略。 云计算资源调度： Kubernetes、Mesos 等平台如何分配虚拟机、容器。 生产制造调度： MES (制造执行系统) 中的调度应用。 交通流量调度： 智能交通信号灯的控制。 网络数据包调度： 路由器如何处理网络流量。 任务并行计算调度： 如何在多核处理器上高效执行并行任务。 本书的特点： 循序渐进的讲解： 从最基础的概念讲起，逐步引入复杂的算法和主题，确保不同背景的读者都能理解。 清晰的逻辑结构： 内容组织合理，每一章节都围绕一个核心主题展开，便于读者建立知识体系。 丰富的图示与示例： 大量使用图表、流程图和具体的例子来解释抽象的概念，让学习过程更加直观。 强调实际应用： 穿插实际案例分析，展示调度算法在解决现实世界问题中的强大力量。 理论与实践相结合： 既有严谨的理论推导，也关注算法的设计与实现细节。 谁应该阅读本书？ 计算机科学专业学生： 学习操作系统、算法设计、人工智能等课程的必备参考。 软件工程师： 需要设计和优化各种系统中的任务调度模块。 数据科学家与机器学习工程师： 探索将优化算法应用于实际问题的解决方案。 运筹学与管理科学的研究者： 深入理解调度理论及其在生产、物流、服务等领域的应用。 系统架构师与项目经理： 掌握调度算法有助于更好地设计和管理复杂系统，提升整体效率。 任何对“如何让事情井井有条”感兴趣的人。 《高效运作的艺术：现代调度算法的基石》旨在成为一本全面、深入且易于理解的调度算法领域的权威指南。我们相信，通过阅读本书，您将能够深刻理解调度算法的奥秘，掌握解决复杂调度问题的强大工具，并将其应用于您的学习、研究或实际工作中，从而实现前所未有的高效运作。

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如果用一个词来形容这本书带给我的感受，那就是“解放”。它没有贩卖焦虑，反而提供了一种强大的解脱感。这本书的结构非常特别，它不是线性地教你A到Z的步骤，而是通过一系列相互关联的主题模块，让你自由地选择最适合你当下困境的“工具箱”。作者对“授权”与“委派”的见解尤为深刻，特别是针对那些身居管理职位，却总觉得自己是“唯一能把事情做好的人”的读者。他没有简单地说“去授权”，而是详细拆解了授权过程中的信任建立、清晰的期望设定以及失败的容错机制。这些内容不是书本上的理论，而是作者多年咨询经验的结晶，充满了实战的烟火气。书中关于“维护”而非“启动”的理念也很有启发性——即把精力放在维持现有系统的运转上，而不是无休止地启动新项目。我发现，当我不再把每一次会议都视为一次“新启动”，而是将其视为“系统维护”的一部分时，我的焦虑感立刻减轻了，并且能够更专注于如何让已有的流程更加顺畅。这本书的语言风格是充满智慧的，它尊重读者的专业背景，提供的是框架和原则，而不是僵硬的SOP（标准操作程序），因此它的生命力极强，可以适应任何不断变化的职场环境。

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这本书的特别之处在于其跨学科的整合能力，它巧妙地将古典哲学中的“节制”概念与现代认知神经科学中的“决策疲劳”理论融为一炉。作者并没有将“高效”等同于“最大化利用每一秒”，而是反复强调“留白”和“恢复性休息”的重要性。书中对“非结构化时间”价值的论述，对我这个习惯于将日程排满的人来说，简直是醍醐灌顶。作者通过引用神经科学家的研究成果，解释了为什么大脑需要在“默认模式网络”下进行游荡和整合信息，而过度规划恰恰扼杀了这种关键的创造过程。我尤其欣赏它对“数字极简主义”的探讨，但这并非教导你丢弃所有设备，而是教你如何有意识地筛选信息的输入和输出，确保你的心智带宽没有被不重要的“噪音”所占据。书中对于“休息的质量”的衡量标准也提供了全新的视角，它不再看你睡了多久，而是看你在休息时是否真的让你的前额叶皮层得到了真正的放松。阅读这本书的过程，就像经历了一场心智的“系统优化”，让我对“投入产出比”有了更宏大、更具长远眼光的理解，从一个战术层面的执行者，提升到了战略层面的规划者。

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这本书的叙事风格简直是一股清流，完全不像那种刻板、充满术语的工具书。它更像是一部关于现代人如何在信息洪流中保持清醒和专注的哲学随笔，但其中蕴含的实践智慧又非常扎实。作者的笔触细腻而富有幽默感，用大量的比喻和生活化的场景来阐释复杂的认知科学原理，使得那些原本晦涩难懂的“注意力经济”和“切换成本”概念，变得像是日常闲聊般自然。我最喜欢的是其中关于“被打断的代价”那几个章节，作者用一个生动的小故事描述了一个软件工程师从一个高度专注的状态被一次不重要的邮件打断后，需要花费多长时间才能重新找回心流。这种体验的精准描绘，让我对自己办公桌上的通知设置进行了彻底的“戒断治疗”。这本书的价值在于，它迫使你停下来，不仅仅是重排你的日程表，而是重新评估你对“连接”和“响应”的义务感。它鼓励读者建立起强大的“数字边界”，并提供了一系列温和而坚定的策略来捍卫这种边界，而不是一味地指责技术本身。读完后，我的手机使用时长明显下降，但工作质量和内心的平静感却大幅提升，这种权衡是极具价值的。

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坦率地说，我一开始对这类“效率提升”书籍抱有一定的怀疑态度，总觉得它们多半是故作高深。然而，这本书彻底颠覆了我的看法。它的深度远超我预期的“番茄工作法”或“艾森豪威尔矩阵”的简单罗列。作者深入挖掘了拖延症背后的心理根源——完美主义、害怕成功、以及自我设限的情绪障碍。书中花了很大篇幅讨论如何通过“最小可行行动”（Minimum Viable Action）策略来瓦解那些看似不可战胜的心理壁垒。这种从心理学基石出发构建实践方法的结构，使得整本书的逻辑链条异常坚固且令人信服。例如，当谈到如何处理那些“必须做，但又极度令人不适”的任务时，作者提出的“五分钟启动法”和“任务前置叙事”技巧，并非只是建议，更像是针对特定焦虑的精准处方。我尝试运用这些方法应对我积压已久的税务工作，效果立竿见影。这本书的语言风格是强劲、直接且充满行动力的，它不给你喘息的机会去为自己的不作为找借口，而是像一个严厉而睿智的教练，推着你走向目标。如果你已经厌倦了那些浮于表面的“快速修复”指南，渴望真正理解并重塑你的工作习惯，这本书绝对是首选。

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这是一本关于时间管理与效率提升的绝佳指南。作者以一种非常平易近人且充满洞察力的方式，剖析了我们日常生活中时间分配的常见误区。我尤其欣赏书中关于“精力管理”而非仅仅是“时间管理”的视角转换。它强调，高效并非意味着把日程表塞满，而是要将精力投入到最能产生价值的活动上。书中提供的“能量象限图”和“深度工作模块化”等工具非常实用，我尝试将其应用于我的项目规划中，发现原本觉得难以攻克的复杂任务，竟然因为有了清晰的能量匹配和时间区块划分，变得井井有条且执行起来毫不费力。作者没有停留在空泛的理论说教，而是通过大量真实案例——从创业者到自由职业者，再到全职父母——展示了不同生活背景下如何灵活运用这些原则。阅读过程中，我感觉仿佛有一位经验丰富、又非常理解人性的导师在耳边细语，引导我审视自己对“忙碌”的执念，转而追求真正的“产出”。对于任何感到时间总是不够用，或者努力了却看不到显著成果的人来说，这本书提供了一条清晰的、可操作的路径，让人豁然开朗。它不仅仅是教你如何安排待办事项，更深层次地，是教你如何与自己的内在节奏和外界的复杂性达成和谐，实现可持续的高效生活。

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