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出版者:Course Technology Ptr

作者:Barksdale, Karl/ Turner, E. Shane

出品人:

页数:144

译者:

出版时间:2005-4

价格:$ 66.61

装帧:Pap

isbn号码:9780619266264

丛书系列:

图书标签:

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《深入理解操作系统：从理论到实践》 图书简介 本书旨在为读者提供一个全面、深入且富有实践指导意义的操作系统（Operating System, OS）知识体系。我们不再停留在概念的简单罗列，而是致力于剖析现代操作系统的核心机制、设计哲学以及在真实世界中的工程实现。 第一部分：基础架构与管理范式 本部分将操作系统置于计算机体系结构的宏大背景下进行审视，奠定读者对OS如何与硬件协同工作的深刻理解。 第一章：操作系统的本质与演进 本章首先界定操作系统的核心职责——资源管理与抽象构建。我们将追溯操作系统的发展脉络，从早期的批处理系统、分时系统，到现代的实时系统和分布式系统。重点探讨了从单道到多道、从裸机到虚拟化的关键技术飞跃。深入分析了操作系统内核（Kernel）的多种结构形态：宏内核（Monolithic）、微内核（Microkernel）以及混合内核的设计权衡与适用场景。此外，我们还将讨论操作系统的保护环（Protection Rings）机制，解释硬件如何提供隔离基础，以及系统调用（System Calls）作为用户空间与内核空间交互的唯一安全通道是如何被精心设计的。 第二章：进程与线程：并发执行的基石 进程是操作系统进行资源分配的基本单位，而线程则是CPU调度的基本单位。本章将详尽阐述进程的生命周期管理，包括进程的创建、上下文切换（Context Switching）的开销与优化，以及进程间通信（Inter-Process Communication, IPC）的各种机制，如管道（Pipes）、消息队列（Message Queues）、共享内存（Shared Memory）和信号量（Semaphores）。在线程层面，我们深入探讨了用户级线程与内核级线程的映射关系（如M:N模型），线程同步的必要性，并详细分析了互斥锁（Mutexes）、条件变量（Condition Variables）和屏障（Barriers）等同步原语的内部工作原理及其在避免竞态条件（Race Conditions）中的作用。 第二部分：资源调度的艺术 操作系统的核心挑战之一是如何高效、公平地调度有限的CPU资源。本部分聚焦于CPU调度算法的理论基础与实践应用。 第三章：CPU调度算法的精妙设计 本章系统地评估了各种CPU调度算法的性能指标，包括周转时间、等待时间、响应时间和吞吐量。我们将详细分析先进先出（FIFO）、最短作业优先（SJF）、优先级调度（Priority Scheduling）、轮转法（Round Robin, RR）及其时间片选择的敏感性。重点探讨了多级反馈队列（Multilevel Feedback Queue, MLFQ）的设计哲学，它如何动态地平衡了交互式和计算密集型任务的需求。此外，多处理器环境下的调度问题，如缓存亲和性（Cache Affinity）和负载均衡（Load Balancing）策略，也将被纳入讨论范围。 第四章：内存管理：空间与效率的博弈 内存是系统中最昂贵且最受限制的资源之一。本章从物理内存的组织出发，逐步过渡到虚拟内存系统的构建。我们将解析分页（Paging）机制的细节，包括页表（Page Tables）的结构、多级页表如何解决地址空间爆炸问题，以及转换后援缓冲器（TLB）在加速地址翻译中的关键作用。对于内存碎片化问题，本章会介绍固定分区、可变分区与分段（Segmentation）的优缺点。最重要的是，我们深入剖析了页面置换算法，如最佳（Optimal）、最近最少使用（LRU）及其在实际系统中如何通过硬件辅助和软件近似（如Clock算法）来实现。 第三部分：存储系统与I/O的桥梁 本部分关注数据持久化和设备交互，这是操作系统区别于简单计算模型的关键所在。 第五章：文件系统结构与持久化 文件系统是用户与存储设备交互的高级抽象。本章详细考察了文件系统的内部结构，包括目录结构（如FAT、i-node结构）、磁盘空间分配策略（如位图、连续分配）和文件系统的完整性（Journaling）。我们将比较不同类型的文件系统（如Ext4、NTFS、ZFS）的设计哲学，尤其侧重于事务处理和数据一致性保障。对于性能优化，我们将探讨缓存策略、预读（Read-ahead）机制以及如何通过数据条带化（Striping）来提升I/O性能。 第六章：磁盘调度与I/O子系统 本章专注于如何高效地管理机械硬盘（HDD）和固态硬盘（SSD）的特性差异。在磁盘调度方面，我们将分析先来先服务（FCFS）、最短寻道时间优先（SSTF）和SCAN/C-SCAN算法，并量化它们对平均寻道时间的影响。针对新兴的SSD技术，本章将探讨磨损均衡（Wear Leveling）和垃圾回收（Garbage Collection）等独特挑战，以及操作系统如何通过I/O调度器（如Deadline、CFQ）来适应这些新技术，确保系统的高效响应。 第四部分：安全、隔离与现代挑战 本部分探讨操作系统的安全边界和面对现代计算环境（如虚拟化和云计算）的设计演进。 第七章：死锁的预防、避免与检测 死锁是并发系统中无法避免的陷阱。本章系统地阐述了死锁的四个必要条件，并详细介绍了预防（如资源排序）、避免（如银行家算法）和检测与恢复的实用策略。特别地，我们将讨论如何通过资源分配图的简化模型来动态地监控系统状态，以及在检测到死锁后操作系统可以采取的强制终止或进程回滚等恢复措施。 第八章：虚拟化技术与容器化 在云计算时代，资源的隔离与高效利用至关重要。本章深入剖析了虚拟化技术，包括全虚拟化（Full Virtualization）、半虚拟化（Para-virtualization）和硬件辅助虚拟化（如Intel VT-x/AMD-V）。我们将解释Hypervisor（虚拟机监视器）的类型（Type 1 vs Type 2）及其在CPU、内存和I/O虚拟化中进行的复杂拦截与模拟工作。最后，本章将对比传统虚拟机与轻量级容器技术（如Docker/LXC）在内核共享、资源限制（Cgroups）和命名空间（Namespaces）实现上的核心区别与适用场景，揭示现代OS服务架构的演变方向。 结论 本书的最终目标是培养读者构建和分析复杂系统的能力。通过对理论模型的深入探究和对工程实践的细致剖析，读者将能够清晰地理解“软件如何管理硬件”这一操作系统学的核心命题，并有能力优化现有系统的性能瓶颈，设计出更健壮、更安全的计算环境。本书的结构力求严谨，内容强调实践，适合计算机科学专业学生、系统工程师以及所有希望掌握现代计算底层逻辑的专业人士阅读。

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这本书在处理“兼容性”问题上的态度，让我感受到了一种久违的专业精神。在介绍新特性时，作者并没有一味地推崇最新标准，而是非常务实地探讨了旧版浏览器环境下的降级策略。例如，在讲解如何利用HTML5的日期选择器时，作者紧接着提供了一个优雅的回退方案：如果浏览器不支持，就显示一个标准的文本输入框，并通过`pattern`属性配合JavaScript进行客户端校验，保证了核心功能的可用性。这种“未来主义”与“现实主义”的平衡，对于正在维护现有网站或需要考虑广泛用户群体的开发者来说，是至关重要的实战经验。它教会读者构建的是健壮的、面向未来的，同时又能优雅地应对当前复杂网络环境的结构。总而言之，这本书成功地将基础知识的枯燥性，转化成了对网页构建艺术的深刻理解，是一本值得反复翻阅的案头工具书。

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这本书的封面设计得相当有品味，那种简洁的蓝白配色，让人一拿到手里就感觉内容会很扎实、很专业。我本来是带着一种既期待又有点怀疑的心态开始阅读的，毕竟市面上关于基础知识的书籍实在太多了，很容易陷入那种泛泛而谈的泥潭。然而，这本书在开篇就展现出了它独特的叙事节奏。它没有急着抛出复杂的标签和属性，而是花了大篇幅去构建一个“网页是如何被浏览器解析的”这个宏观的概念框架。这种从宏观到微观的引导方式，对于我这种有一定编程基础，但对Web前端历史脉络不太清晰的读者来说，简直是醍醐灌顶。作者对于早期HTML标准的演变，以及W3C在规范化过程中遇到的挑战，描述得栩栩如生，仿佛我不是在看一本技术手册，而是在听一位资深工程师讲述他的“心路历程”。尤其是关于语义化标签的章节，它不仅仅是罗列了`<header>`、`<footer>`这些元素，更深入地探讨了为什么搜索引擎优化（SEO）和无障碍访问（Accessibility）会驱使开发者转向更具意义的标记，这使得我对这些“老生常谈”的概念有了全新的认识。我甚至能想象出，如果这本书能配上一些当年浏览器解析不同版本HTML的截图对比，那就更加完美了。

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对于内容排版和辅助材料的质量，我必须给予高度评价。在技术书籍中，排版质量往往是衡量作者是否尊重读者的一个重要指标。这本书的字体选择非常友好，行距和段间距都经过精心调整，使得即便是需要长时间阅读技术文档时，眼睛的疲劳感也相对较低。更值得称道的是，书中对所有关键代码块都进行了清晰的语法高亮，而且高亮方案非常智能，它能根据上下文自动区分HTML标签、属性名和属性值，这在快速查找和比对代码段时效率极高。此外，书中提供的在线资源链接列表也相当实用，这些链接并非指向一些陈旧的论坛帖子，而是直达最新的MDN文档和一些权威的Web标准草案页面。这表明作者的知识体系是与时俱进的，他鼓励读者将这本书作为起点，而不是终点，去拥抱持续学习的理念。这种对阅读体验和资源整合的细致入微，使得整本书的阅读过程变成了一种享受，而非负担。

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这本书的语言风格，如果用一个词来形容，那就是“冷静的严谨”。它很少使用过于花哨的修饰词，所有的技术点都像是经过精确测量的几何图形，界限分明，逻辑清晰。在我阅读关于HTML结构和文档对象模型（DOM）关系的那几个章节时，这种风格的优势体现得淋漓尽致。作者对于文档树的概念的阐述，采用了类比和递进的方式，从父节点、子节点到兄弟节点的层级关系，讲解得如同在指导一位建筑师绘制蓝图。我特别欣赏它对“元素”与“标签”之间细微差别的强调，这在很多入门读物中是被忽略的细节。此外，书中穿插的一些“陷阱与误区”小节，也非常到位。比如，它会特意指出初学者容易混淆的“块级元素”和“行内元素”在默认情况下对`width`和`height`属性的不同响应机制，并解释了这种差异背后的设计哲学，而不是简单地给出一个“能设/不能设”的结论。这种深度挖掘底层逻辑的写法，极大地满足了我对“知其所以然”的求知欲。

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坦白说，这本书的“实战性”部分，也就是代码示例的编排，着实让我眼前一亮。很多基础教材要么代码过于陈旧，要么例子过于理想化，脱离了现代Web开发的实际场景。这本书却巧妙地避开了这些陷阱。它在讲解列表（Lists）和表格（Tables）时，并没有仅仅停留在创建基本的无序列表或三线表上，而是立刻引入了如何使用`data-*`属性来存储与列表项或单元格内容相关的元数据，并提示读者这些数据在后续使用JavaScript进行交互时会有多大的便利。这种“前瞻性”的教学设计，让初学者在学习基础语法的同时，就已经潜移默化地接受了现代Web开发的最佳实践。我特别喜欢它处理表单（Forms）的那一章，那简直是一部精美的表单元素使用指南。它详细对比了不同类型的`<input>`标签的浏览器默认行为，并用清晰的图表展示了何时应该使用`type="email"`而不是`type="text"`，这不仅是告诉读者“怎么做”，更是解释了“为什么要这么做”。读完这一章，我感觉自己对提升用户输入体验有了更系统的方法论，而不仅仅是堆砌一堆表单控件而已。

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没看完, 不推荐, 因为已经过时了, 字体属性竟然用h1-h6....

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