操作系统原理及实验 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:浙江大学

作者:郑增威

出品人:

页数:214

译者:

出版时间:2007-8

价格:25.00元

装帧:

isbn号码:9787308055253

丛书系列:

图书标签:

• 计算机
• 科技
• 操作系统
• 原理
• 实验
• 计算机科学
• 高等教育
• 教学
• 内核
• 进程管理
• 内存管理
• 文件系统

《深入理解计算机系统》—— 一部连接硬件与软件的桥梁之作 本书旨在为读者构建一个全面、深入且实用的计算机系统认知框架。我们不再将计算机视为一个黑箱，而是将其拆解为一系列相互协作的层次结构，从最底层的电子元件，到最终用户可见的应用程序，层层剖析其工作原理。 第一部分：数据表示与程序结构（The Digital Logic and Program Representation） 本部分着重于理解计算机如何处理信息。我们从信息的二进制表示开始，探讨整数和浮点数的编码标准，如补码和IEEE 754标准，这些是所有计算的基石。深入理解这些底层表示，对于调试数值错误和优化性能至关重要。 随后，我们过渡到逻辑门与组合电路。介绍基本的布尔代数、逻辑门（AND, OR, NOT, XOR等）及其组合构成的加法器、多路复用器等基本构建块。接着，我们探究时序电路，如锁存器和触发器，它们如何引入“记忆”能力，从而构建出寄存器和内存单元。 在软件层面，本部分详细讲解了机器级代码。我们不再停留在高级语言的抽象层面，而是深入到x86-64汇编语言的世界。通过分析C语言代码是如何被编译成汇编指令的，读者将掌握过程调用（函数调用）的机制，包括栈帧的建立与维护、参数传递和返回地址的保存。我们将详细剖析控制流（如条件分支和循环）在机器指令层面的实现方式。 最后，我们将汇编代码与数据结构联系起来。数组、结构体（Structs）和联合体（Unions）在内存中的布局和访问效率，以及字符串的表示方式，都将在机器指令的视角下被重新审视。 第二部分：处理器体系结构与性能优化（Processor Architecture and Performance Engineering） 本部分是理解现代处理器如何高效执行指令的核心。我们首先考察指令集架构（ISA）的设计哲学，理解精简指令集（RISC）与复杂指令集（CISC）的权衡。 随后，我们将焦点放在数据通路和控制单元的设计。介绍单周期、多周期设计，并着重讲解流水线技术（Pipelining）。读者将学习到如何通过将指令执行分解为多个阶段（取指、译码、执行、访存、写回）来提高吞吐量，并深入分析流水线中存在的结构冒险、数据冒险和控制冒险，以及现代处理器如何使用转发（Forwarding）和分支预测（Branch Prediction）技术来缓解这些问题。 本章的亮点在于对乱序执行（Out-of-Order Execution）和超标量（Superscalar）处理器的解析，揭示了现代CPU如何并行处理指令流，以榨干每一个时钟周期的潜力。 第三部分：内存层次结构与存储系统（The Memory Hierarchy and Storage Systems） 内存是计算机性能的瓶颈所在，本部分系统地阐述了如何通过多级存储器来平衡速度、容量和成本。 我们首先详细介绍局部性原理（Locality Principles），即时间局部性和空间局部性，这是优化内存访问的基础。随后，我们深入随机访问存储器（SRAM和DRAM）的物理特性。 核心内容是缓存存储器（Cache Memory）。我们将详述缓存的三个关键维度：映射方式（直接映射、组相联、全相联）、替换策略（LRU、FIFO）和写策略（写直通、写回）。读者将学会如何计算命中率（Hit Rate）和未命中惩罚（Miss Penalty），并能根据特定程序的工作集来评估和调整缓存性能。 更进一步，我们将探讨虚拟内存（Virtual Memory）的概念。我们解析页表（Page Tables）的结构，以及TLB（Translation Lookaside Buffer）在地址转换中的关键作用。虚拟内存如何提供进程隔离、内存保护和有效利用物理内存，都将得到详尽的论述。 第四部分：I/O、网络与并发编程基础（I/O, Networking, and Concurrency） 本部分将视角从CPU和内存扩展到系统级的交互。 首先，我们考察输入/输出（I/O）系统。探讨程序如何通过系统调用与外部设备交互，包括轮询（Polling）、中断驱动（Interrupt-driven）I/O，以及直接内存访问（DMA）如何减轻CPU的负担。 随后，我们转向网络编程基础。重点介绍互联网协议栈的抽象层次，从物理层到应用层，特别是TCP/IP协议簇。我们将分析一个套接字（Socket）程序如何封装数据，经历TCP三次握手，并通过网络进行可靠传输的全过程。理解网络延迟的来源，是构建高性能分布式应用的前提。 最后，本部分引入并发（Concurrency）的概念。我们将区分多进程（Processes）和多线程（Threads）的本质区别，以及它们在资源共享和上下文切换上的开销。我们将探讨并发编程中的挑战，如竞态条件（Race Conditions）、死锁（Deadlocks）和活锁（Livelocks），并介绍同步机制，如互斥锁（Mutexes）和信号量（Semaphores）在保护共享数据结构中的应用。 本书旨在培养读者“系统级思维”，使他们不仅知道“如何编程”，更理解“代码在机器上是如何运行的”，从而能够设计出更高效、更健壮的软件系统。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

我是一名已经工作了五年的软件工程师，日常工作主要围绕高性能服务端的开发与维护。说实话，大部分时候我们都在直接调用现成的库函数和框架API，对于底层操作系统的工作机制，大多停留在“知道大概”的层面。直到最近我们遇到一个棘手的死锁问题，涉及到多线程资源竞争，传统的排查方法收效甚微，我才意识到补足这块知识的紧迫性。手头这本教材（指您提及的《操作系统原理及实验》）恰好成了我的救星。它对并发控制的讨论极其深入，不仅讲解了经典的互斥锁和信号量，还详细分析了死锁的预防、避免和检测算法的实际应用场景和局限性。特别是关于R/W锁（读写锁）的实现细节，书中给出了好几种不同的C语言伪代码实现，并对比了它们在不同负载下的性能表现，这对我优化我们当前的服务架构提供了非常宝贵的思路。读完后，我感觉自己对系统调优的认知又提升了一个层次，不再仅仅是修补表面的Bug，而是能从更深层次理解资源争抢的本质。

评分☆☆☆☆☆

这本书的实验部分设计得非常巧妙，可以说是教科书级别的典范。很多理论教材的实验部分往往是脱离实际的“玩具”项目，做了等于没做，纯粹为了凑学分。但这本书的实验环节，几乎每一个都是围绕着核心原理的“微缩重构”。例如，有一个实验要求我们自己实现一个简单的文件系统（FS），从superblock的读取开始，到i-node的分配和回收，每一步都需要我们亲手去操作磁盘块的映射关系。这个过程极其痛苦但也极其有启发性。通过亲手编写代码来管理数据块，我才真正体会到碎片化对性能的影响有多大，以及为什么我们需要像B树这样的高效数据结构来管理目录索引。完成这些实验后，我再回头去看课本上关于磁盘I/O调度的理论，那些原本抽象的算法，比如SSTF（最短寻道时间优先），一下子就有了鲜活的画面感，理解深度远超单纯的记忆。

评分☆☆☆☆☆

我是一个对计算机科学历史和思想演变特别着迷的学生。我发现市面上很多现代教材都太“新”了，上来就讲最新的多核架构和虚拟化技术，却忽略了这些技术背后的思想根源。这本书的叙述风格在这方面做得非常出色，它不仅仅是技术的堆砌，更像是一部技术思想的编年史。在讲到分时系统和批处理系统向多用户、多任务系统的过渡时，作者花了大量篇幅去介绍那个时代背景下，贝尔实验室的工程师们是如何一步步攻克资源共享和保护难题的。这种历史的纵深感，让我明白现在的“理所当然”的特性，都是无数次失败和思想碰撞的结果。阅读时，我仿佛能听到那些早期的先驱们在黑暗中摸索的声音，这种人文关怀让冰冷的计算机原理充满了温度和思考的价值。

评分☆☆☆☆☆

说实话，这本书的排版和印刷质量简直是灾难，如果不是内容实在太硬核，我可能早就放弃了。字体选择上，很多公式和符号的字号对比度极低，尤其是在涉及大量汇编指令和寄存器名称的时候，眼睛真的会非常吃力，经常需要借助放大镜才能确认某个bit位是0还是1。而且，书中的插图质量普遍偏低，很多流程图和结构图看起来像是扫描自上世纪八十年代的旧资料，线条模糊，关键节点的标记也不够清晰。我不得不花大量时间去网上寻找更清晰的外部资料来辅助理解那些本应由插图清晰展示的概念，比如缓存一致性协议的MESI状态转换图。尽管如此，我还是坚持了下来，因为内容本身的深度和逻辑的严密性，无可替代。那种对细节的执着，那种不惜一切代价也要把复杂机制讲透彻的勇气，最终压倒了对糟糕印刷质量的不满。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计着实吸引人，那种深邃的蓝色调配合着简洁的排版，让人一看就觉得内容扎实、不浮夸。我本来以为这是一本晦涩难懂的纯理论著作，毕竟“原理”二字听起来就让人望而生畏。然而，翻开第一章，我就被作者的叙述方式所折服。它没有一开始就抛出那些复杂的概念和数学公式，而是从我们日常生活中熟悉的计算机操作入手，比如点击一个图标、保存一个文件，是如何在底层被一步步处理的。这种由浅入深，由表及里的讲解方式，极大地降低了初学者的学习门槛。特别是关于进程调度的那部分，作者用了一个生动的“厨房里厨师分工”的比喻，将复杂的算法逻辑描绘得栩栩如生，让我一下子明白了什么叫“公平”和“效率”的权衡。我花了大量时间去研究它对内存管理那几个核心章节的阐述，发现它对虚拟内存和分页机制的解释，比我之前看过的任何教材都要清晰透彻，真正做到了把“黑箱”打开给读者看，让人心服口服。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆