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出版者:北京交通大学出版社

作者:卢潇

出品人:

页数:330

译者:

出版时间:2007-1

价格:30.00元

装帧:

isbn号码:9787810829120

丛书系列:

图书标签:

• 操作系统
• 计算机科学
• 计算机系统
• 内核
• 进程管理
• 内存管理
• 文件系统
• 并发
• 虚拟化
• 系统编程

《数字炼金术：重塑信息时代的基石》 在这纷繁复杂的数字洪流中，无数代码交织，数据涌动，驱动着我们生活的方方面面。然而，在这背后，究竟是什么在 silent地 orchestrating这一切？《数字炼金术：重塑信息时代的基石》将带您穿越时空的迷雾，揭开那层层叠叠的神秘面纱，深入探索那些构成现代计算世界底层逻辑的 fundamental principles。 本书并非枯燥的技术手册，而是一场关于“如何让机器智能地工作”的 fascinating exploration。我们将从最基本、最抽象的层面出发，理解抽象的“进程”与“线程”如何被赋予生命，如何在有限的处理器资源中穿梭执行，又如何通过巧妙的调度算法，实现多任务的 harmonious coexistence。您将看到，那些看似无形的“调度器”是如何像一位经验丰富的指挥家，确保每一个“进程”都能得到公平的“演出时间”，避免“死锁”的出现，让系统运行如丝般顺滑。 接下来，我们将踏入“内存”这片广阔而又精密的疆域。它不仅仅是数据的寄存之所，更是一个被精心规划、严格管理的 virtual space。我们会深入了解，物理内存如何被抽象成“虚拟内存”，又是如何通过“分页”和“分段”的技术，为每一个程序提供独立、安全且看似无限的地址空间。这背后隐藏着地址转换的精妙设计，以及页面置换算法的智慧博弈，它们共同确保了程序的稳定运行，并高效地利用宝贵的物理内存。 存储设备，作为数据的持久化仓库，其管理同样至关重要。本书将带您审视“文件系统”的内部运作机制。从最底层的块管理，到目录结构的构建，再到文件访问的权限控制，我们将一一剖析。您将理解，一个简单的“创建文件”操作，背后涉及多少层级的管理与协调，又是如何保证数据的 integrity 和 security。我们会探索不同的文件系统设计理念，以及它们在性能、可靠性等方面所做的 trade-offs。 在多任务并行执行的世界里，不同的程序之间，甚至同一程序内部的不同部分，都需要高效地进行信息交换和同步。本书将深入探讨“进程间通信”的各种机制，从最简单的管道（pipe）和消息队列，到更复杂的共享内存和信号量，我们将分析它们各自的优劣，以及在不同场景下的适用性。理解这些通信机制，是构建复杂、高效分布式系统的基石。 网络通信，作为连接世界的桥梁，其底层同样离不开高效的系统支持。虽然本书的侧重点不在此，但我们将触及那些与网络协议实现紧密相关的基础概念，例如 socket 的创建与管理，以及 I/O 模型的演进，如阻塞 I/O、非阻塞 I/O、I/O 多路复用以及异步 I/O。这些底层机制的优化，直接影响着网络应用的性能与可伸缩性。 最后，我们将目光投向“安全”与“保护”这一永恒的主题。系统如何防止恶意程序的入侵？如何保护敏感数据的隐私？我们将深入了解用户权限的管理、系统调用的过滤，以及内存保护机制的运作。这些安全措施，共同构筑了数字世界的坚固壁垒，守护着我们宝贵的信息资产。 《数字炼金术：重塑信息时代的基石》的目标是，通过对这些 fundamental principles 的深入剖析，让读者能够跳出应用层的束缚，理解软件运行的深层逻辑。无论您是 aspiring 开发者，还是对技术充满好奇的探索者，本书都将为您打开一扇通往更高层次理解的大门，让您从容驾驭日益复杂的数字世界，成为真正的“数字炼金术士”。这本书将颠覆您对“计算机是如何工作的”的认知，为您提供一套 analytical framework，帮助您更好地理解和解决实际问题，甚至激发您创造出更卓越的计算解决方案。

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这本书的语言风格有一种独特的说服力，它不堆砌华丽的辞藻，而是用逻辑的严密性来征服读者。我尤其喜欢它在处理异常和错误处理机制时的那种冷静和全面。比如，在描述中断向量表和异常处理流程时，作者详尽列出了不同类型的异常（如除零、缺页、硬件中断）在CPU层面是如何被捕获、优先级如何排序，以及内核采取的恢复或终止策略。这种对系统“失控边缘”的细致描绘，恰恰是衡量操作系统健壮性的核心所在。书中对并发编程中的“竞态条件”的分析尤为深刻，它不仅展示了如何通过锁来避免问题，还深入探讨了现代处理器为了提高效率而引入的乱序执行，以及程序员需要理解的内存屏障（Memory Barriers）的必要性。这已经超越了基础操作系统的范畴，触及到了底层硬件架构对软件行为的影响。这本书的深度让我感觉，它不仅仅是讲“一个”操作系统的实现，而是教会你“如何设计”一个健壮、高效的现代操作系统内核。它更像是一本关于系统思维训练的手册，而不是一本简单的知识点汇编。

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这本书的文字叙述风格相当的“老派”但却非常精准。不像现在很多技术书籍追求那种活泼俏皮的语言来拉近与读者的距离，它选择了一种近乎教科书式的、严谨到每一个标点符号都仿佛经过深思熟虑的表达方式。举个例子，在解释虚拟内存和页表机制时，作者非常耐心地从最底层的硬件地址转换过程讲起，一步步构建起逻辑地址到物理地址的映射关系，中间穿插了大量的图示，这些图示的线条和标注都非常细致，完全没有含糊不清的地方。我花了将近一个下午的时间来消化关于TLB（转换后援缓冲器）那几页内容，它把TLB的缓存命中和未命中对性能带来的巨大差异阐述得淋漓尽致。我印象非常深的是，作者在介绍不同I/O调度算法时，并没有简单地罗列出FCFS、SJF这些缩写，而是详细对比了它们在磁盘寻道时间优化上的优劣，并给出了一个基于负载的模型来量化性能差异，这种深入骨髓的分析能力，让人不得不佩服作者在领域内的深厚积淀。这本书的难度系数不低，初次接触操作系统的读者可能会感到吃力，因为它要求读者具备一定的离散数学和体系结构基础，但一旦你跨过了最初的门槛，你会发现它为你构建的知识体系是多么的牢固和完整。

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这本书的封面设计得非常大气，那种深沉的蓝色调配上简洁的银白色字体，一下子就给人一种专业和严谨的感觉，拿在手里沉甸甸的，质量感十足。我拿到手的时候，首先翻看的是目录，内容组织得井井有条，从最基础的进程与线程管理开始，到后面的内存分配、文件系统、I/O控制，再到安全性和分布式系统，结构清晰得就像一张精密的路线图。特别是对并发控制那块的讲解，作者没有仅仅停留在理论层面，而是结合了大量的经典案例和实际操作中的难点进行剖析，这对于我们这些在实际项目中经常跟多线程打交道的工程师来说，简直是福音。我看了一下前言，作者提到编写这本书的初衷是为了弥合学术理论和工程实践之间的鸿沟，这一点在后面的章节中得到了很好的体现。比如，在讲解死锁避免策略时，书中不仅详细阐述了银行家算法的原理，还附带了用某种高级语言模拟该算法运行的伪代码和流程图，非常直观。我个人认为，对于准备考研或者想系统性打牢底层基础的同学来说，这本书的深度和广度都恰到好处，读完之后，对操作系统的整体架构和核心机制会有脱胎换骨的理解。它不是那种快餐式的入门读物，更像是一部需要耐心啃读的武功秘籍，每读一章都会有一种“原来如此”的豁然开朗感。

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我对这本书的章节组织方式非常欣赏，它展现了一种递进式的学习路径。它不像有些教材那样，把所有概念一股脑地抛出来，而是采用了一种“先宏观、再微观，最后回归整体”的策略。比如，在讲解文件系统时，它先从抽象的文件概念和目录结构入手，随后深入到磁盘的物理布局，如inode的结构、数据块的分配方式，最后再讨论Journaling（日志）机制如何保证文件系统的原子性和一致性。这种层层剥开洋葱的方式，极大地降低了理解复杂系统的认知负荷。我特别注意到书中对“系统调用”这部分的处理，它没有仅仅停留在API的介绍上，而是详细描绘了用户态程序请求内核态服务时，上下文切换的完整过程，包括栈的切换、特权级的变更，甚至涉及到了寄存器保存的内容。这种对“边界”的清晰界定和深入挖掘，是判断一本操作系统书籍是否真正高水准的关键指标。读完这部分，我感觉自己对用户程序和操作系统内核之间的那道“墙”有了更立体的认识，不再是模糊的概念，而是可以量化和分析的工程实现细节。这本书的价值在于，它将那些深藏在内核代码深处的逻辑，用清晰的逻辑链条展示了出来。

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说实话，这本书的排版和印刷质量超出了我的预期，这在技术书籍中并不常见。纸张的质地偏向于哑光，有效避免了阅读时屏幕或灯光反射带来的困扰，长时间阅读眼睛也不会太疲劳。更值得称赞的是，书中对那些复杂的并发模型和同步原语的图示处理得非常出色。特别是关于信号量和管程的对比部分，作者用了一组精妙的“水池模型”来比喻资源访问，这种图形化的类比，比枯燥的文字描述要有效得多。我喜欢这本书的一点是，它在介绍新技术或新理念时，总会追溯到它们产生的历史背景和要解决的根本矛盾。比如，在讨论现代操作系统如何处理多核处理器下的缓存一致性问题时，它没有直接跳到最新的内存模型标准，而是回顾了早期的SMP（对称多处理）架构面临的挑战，这样你就理解了为什么现在需要那样的复杂机制去保证数据同步。这本书的理论深度已经达到了可以作为后续深入研究参考资料的水平，它不只是教你怎么“用”，更重要的是让你明白“为什么是这样设计”。对于那些希望未来从事操作系统内核开发或者系统性能调优的专业人士来说，这本书绝对是案头必备的工具书。

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