计算机操作系统教程

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出版者:高等教育
作者:左万历//周长林//彭涛
出品人:
页数:454
译者:
出版时间:2010-7
价格:43.00元
装帧:
isbn号码:9787040288094
丛书系列:
图书标签:
  • 系统
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具体描述

《计算机操作系统教程(第3版)》主要讲述操作系统的基本概念、基本原理、设计方法与实现技术。在经典内容的基础上,突出介绍操作系统的最新进展,如多线程、并行与多核、实时调度、多级页表与倒置页表、RAID技术、快速文件系统、分布式协同、微内核与嵌入式系统、操作系统安全等。在主要的章后面附有流行系统案例,并对UNIX系统进行较为全面的分析。最后,给出一个基于自动机的形式化的操作系统理论模型。

作为普通高等教育“十一五”国家级规划教材,《计算机操作系统教程》在选材和组织上进行了认真推敲,力求做到概念准确、知识完整、层次清晰、系统性强、理论联系实际、富有启发性。《计算机操作系统教程》第1版曾获国家级教学成果二等奖、国家教委优秀教材一等奖、国家教委科技进步三等奖,第2版曾获吉林省普通高等学校优秀教材一等奖。《计算机操作系统教程》主要用作高等学校计算机科学与技术专业及相关专业的“操作系统”课程教材,也可供相关技术人员阅读,对准备考研究生的学生具有一定的参考价值。

深入探索数据结构与算法的精妙世界:一本面向实践的编程指南 图书名称: 算法的殿堂:从基础到前沿的实践解析 图书简介: 在这个信息爆炸的时代,数据的处理与效率已成为衡量软件系统性能的核心标准。《算法的殿堂:从基础到前沿的实践解析》并非一本仅仅罗列理论公式的教科书,而是一部旨在引导读者深入理解并熟练运用核心算法与数据结构的实战手册。它以清晰的逻辑结构和丰富的代码示例,带领程序员、计算机科学专业的学生以及所有对提升编程能力有强烈渴望的人,构建起坚实的理论基础和敏锐的工程实践能力。 本书的核心目标是打破理论与实践之间的壁垒。我们深知,学习算法的意义不仅在于通过面试或考试,更在于解决现实世界中遇到的复杂工程问题,编写出更快速、更健壮的代码。因此,全书的叙述风格注重“为什么”和“如何做”,而非仅仅停留在“是什么”。 第一部分:奠定基石——核心数据结构的回顾与重塑 (Foundation Stones) 本部分将系统性地回顾和深化读者对基础数据结构的理解,但侧重点在于这些结构的内在机制、性能权衡以及在特定场景下的适用性。 1. 数组与链表的高级应用: 我们不仅仅介绍它们的定义,更深入探讨内存连续性对性能的影响,以及在并发编程中,无锁链表等高级变体的实现思路。分析在动态内存分配与回收中,链表的优势与陷阱。 2. 栈与队列的抽象思维: 重点剖析双端队列(Deque)的多功能性,并展示如何利用栈实现递归的反向过程,以及在事件驱动架构(如消息队列)中,队列结构是如何保障系统稳定性的。 3. 树结构:从有序到平衡的进化: 二叉树与遍历策略: 详细讲解前序、中序、后序遍历的内在逻辑,并展示它们在表达式求值和数据序列化中的应用。 平衡的艺术:AVL与红黑树(Red-Black Trees): 本部分是重点。我们将详细解析红黑树的五大性质,并结合具体的旋转和颜色翻转操作,演示如何在插入和删除过程中维持对数时间的性能保证。这不是简单的公式堆砌,而是对自平衡机制的逐步推导。 B树与B+树的存储视角: 结合数据库索引(如MySQL的InnoDB)的视角,探讨这些结构如何优化磁盘I/O,而非仅仅在内存中运作。 4. 散列表(哈希表)的冲突解决艺术: 深入探讨链地址法和开放寻址法(线性探测、二次探测、双重散列)的优劣。重点分析如何设计高效的哈希函数,以及在面对极端数据分布时,如何使用一致性哈希(Consistent Hashing)来最小化数据迁移负载,这在分布式系统中至关重要。 5. 堆结构的应用与优化: 不仅限于优先队列的实现,更重要的是介绍堆在选择问题(如Top K问题)中的高效性,以及二项堆、斐波那契堆在复杂算法(如Dijkstra算法的优化版本)中的理论价值。 第二部分:算法的引擎——核心思想与高效实现 (The Engine Room) 本部分聚焦于指导读者掌握解决问题的通用范式,这些范式是构建复杂系统的基石。 1. 递归、分治与回溯法: 通过经典的汉诺塔、归并排序、快速排序的实现,清晰展示分治策略的威力。随后,进入回溯法的核心——如何系统地搜索解空间,讲解其在八皇后问题、数独求解以及组合生成中的精确应用。 2. 贪心算法的局限与胜利: 讲解贪心选择的必要条件——最优子结构和贪心选择性质。通过活动安排问题、霍夫曼编码等案例,展示其简洁高效的优势,同时明确指出其不适用的场景,避免盲目套用。 3. 动态规划:状态转移的哲学: 动态规划(DP)被认为是算法学习的难点之一,本书将通过“自底向上”和“自顶向下(带备忘录)”两种视角,系统拆解DP的核心——定义状态、找到状态转移方程。重点解析背包问题系列(0/1、完全、多重)、最长公共子序列、矩阵链乘法等经典模型,强调状态定义的精确性。 4. 排序算法的深度比较: 不仅实现经典的冒泡、插入、选择排序,更侧重于分析快速排序(Pivot选择策略)、堆排序(构建堆的优化)和计数/基数排序(适用于特定数据范围的线性时间排序)的实际性能差异和适用场景。 第三部分:图论的广阔天地——网络与关系建模 (The Landscape of Graphs) 图论是连接现实世界复杂关系(社交网络、交通路线、依赖关系)的桥梁。 1. 图的表示与遍历: 详述邻接矩阵与邻接表的优缺点,并聚焦于广度优先搜索(BFS)和深度优先搜索(DFS)在不同表示法下的实现细节和时间复杂度。 2. 最短路径的探索: Dijkstra算法: 讲解其贪心选择如何保证全局最优,并结合优先队列(使用最小堆)的实现,分析其效率瓶颈。 Bellman-Ford算法: 介绍其处理负权边的能力,以及如何利用它来检测图中是否存在负权环。 Floyd-Warshall算法: 阐述动态规划的思想如何应用于计算所有节点对之间的最短路径。 3. 最小生成树(MST): 深入剖析Kruskal算法(基于并查集)和Prim算法(基于优先队列)的内在逻辑,重点展示并查集(Disjoint Set Union, DSU) 的路径压缩和按秩合并优化,这是工程中极其高效的一个工具。 4. 拓扑排序与关键路径: 讲解拓扑排序在线性依赖关系(如课程先修、编译依赖)中的应用,以及它与有向无环图(DAG)的紧密联系。 第四部分:前沿算法与工程实践(Frontier & Engineering) 本部分将算法知识提升到更贴近现代软件工程的层面,探讨高级主题和性能优化。 1. 搜索算法的优化: 深入分析A搜索算法,讲解启发式函数(Heuristic Function)的设计对搜索效率的决定性影响,这在游戏AI和路径规划中至关重要。 2. 字符串匹配的效率革命: 不满足于朴素匹配,本书详细解析KMP算法中前缀函数的构造原理,以及Rabin-Karp算法中的滚动哈希技术,展示如何在文本处理中实现线性时间复杂度。 3. 算法的工程化:时间与空间复杂度分析的艺术: 强调大O表示法(Big O)在实际项目选型中的指导意义。讲解如何通过性能剖析工具(Profiling Tools)识别代码中的瓶颈,并针对性地进行算法替换或数据结构优化。 4. 并发环境下的算法挑战: 初步探讨在多线程环境中,标准数据结构(如栈、队列)需要进行的修改,引入无锁数据结构(Lock-Free Data Structures)的概念及其复杂性,为读者进入高并发编程领域做好铺垫。 本书的所有代码示例均采用现代化的、易于理解的编程语言实现,并配有详尽的注释和测试用例。目标是让读者不仅“会用”算法,更能“理解”算法的精髓,从而在任何技术挑战面前,都能自信地选择和设计出最优的解决方案。它是一次对计算思维的全面武装,是通往高效能编程的必经之路。

作者简介

吉林大学计算机科学与技术学院教授、博士生导师、工学博士。曾在美国路易斯安那州立大学作高级访问学者。主要研究领域包括操作系统、数据库、Web智能。作为负责人承担国家自然科学基金项目3项,省部级项目多项。在国内外知名刊物和会议上发表论文100余篇,其中SCI、EI、ISTP检索50余篇次,撰写教材和论著5部。曾获国家级教学成果二等奖、国家教委优秀教材一等奖、国家教委科技进步三等奖等多项奖励。

目录信息

第一章 操作系统概述 1.1 操作系统的概念 1.1.1 操作系统的地位 1.1.2 操作系统的作用 1.1.3 操作系统的定义 1.2 操作系统的历史 1.2.1 操作系统的产生 1.2.2 操作系统的完善 1.2.3 操作系统的发展 1.3 操作系统的特性 1.3.1 并发性 1.3.2 共享性 1.3.3 异步性 1.3.4 虚拟性 1.4 操作系统的分类 1.4.1 多道批处理操作系统 1.4.2 分时操作系统 1.4.3 实时操作系统 1.4.4 通用操作系统 1.4.5 单用户操作系统 1.4.6 网络操作系统 1.4.7 分布式操作系统 1.4.8 多处理器操作系统 1.4.9 嵌入式操作系统 1.4.10 多媒体操作系统 1.4.11 智能卡操作系统 1.5 操作系统的硬件环境 1.5.1 定时装置 1.5.2 系统栈 1.5.3 特权指令与非特权指令 1.5.4 处理器状态及状态转换 1.5.5 地址映射机构 1.5.6 存储保护设施 1.5.7 中断装置 1.5.8 通道与DNA控制器 1.6 操作系统的界面形式 1.6.1 交互终端命令 1.6.2 图形用户界面 1.6.3 作业控制语言 1.6.4 系统调用命令 1.7 操作系统的运行机理 1.8 研究操作系统的几种观点 1.8.1 进程观点 1.8.2 资源管理观点 1.8.3 虚拟机观点 1.9 系统举例 1.9.1 Linux系统 1.9.2 Windows 2000/XP系统 习题一……第二章 进程、线程与作业第三章 中断与处理器调度第四章 互斥、同步与通信第五章 死锁与饥饿第六章 存储管理第七章 文件系统第八章 设备与输入输出管理第九章 网络操作系统与分布式操作系统第十章 多核操作系统与多处理器操作系统第十一章 操作系统管理第十二章 操作系统设计第十三章 UNIX实例分析第十四章 操作系统理论参考文献
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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天哪,这本书简直是为我这种操作系统小白量身定做的!我之前对那些什么进程调度、内存管理的概念都感到云里雾里,觉得超级晦涩难懂。但是,这本书的叙述方式非常平易近人,它不像那些老掉牙的教科书一样堆砌着密密麻麻的专业术语。作者似乎非常懂得我们初学者的痛点,总能用最贴近生活、最生动的比喻来解释那些复杂的原理。比如讲到并发控制时,它居然拿超市收银台排队来举例,一下子就明白了为什么需要互斥锁这些机制。而且,书里大量的配图和流程图都非常清晰,即便是第一次接触操作系统的概念,也能顺着图示的逻辑一步步跟上思路。读完前几章,我第一次对“操作系统”这个“中介”的角色有了立体、清晰的认识,不再是那种空泛的“管理资源”的描述。这本书的结构安排也很有章法,从最基础的概念讲起,循序渐进,绝不让人有半点“掉队”的焦虑感。它真的成功地把一个原本枯燥的技术领域,变得生动有趣起来,让我对深入学习接下来的内核原理也充满了期待。

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这本书的深度和广度都让人印象深刻,绝非市面上那些浅尝辄止的入门读物可比。我特别欣赏它在理论深度上的挖掘,尤其是在虚拟内存和文件系统这两个章节。它不仅仅停留在“是什么”的层面,更深入地探讨了“为什么会这样设计”以及“不同设计思路下的优劣权衡”。例如,在谈论分页机制时,作者详细对比了固定分区、可变分区以及基于页的方案,并结合实际的硬件支持,分析了 TLB 缓存对性能的决定性影响。这种对底层硬件和上层软件协同工作机制的剖析,让整个操作系统的运行逻辑在我的脑海中清晰地“跑”了起来。对于已经有一定编程基础,渴望从“使用者”转变为“构建者”的读者来说,这本书简直是宝藏。它提供了一个坚实的理论框架,让你在阅读任何操作系统内核源码之前,都有信心去理解那些看似随机的内存地址转换和中断处理流程。这已经超越了一本“教程”的范畴,更像是一本兼具学术严谨性和实践指导意义的参考手册。

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这本书的独特之处在于其对“安全与健壮性”的强调,这一点在很多同类教材中是被弱化的。它没有将操作系统仅仅视为一个高效的资源分配器,而是将其置于一个充满恶意或意外事件的环境中进行考量。例如,在讲解系统调用和权限隔离时,它详细阐述了用户态和内核态切换的安全性考量,以及如何防止用户程序对受保护内存区域的非法访问。这种前瞻性的安全视角,让我意识到操作系统设计不仅仅关乎速度,更关乎信任边界的构建。作者在设计案例时,会不时地抛出一些“如果攻击者这样做会怎样?”的问题,引导读者从防御者的角度去审视现有机制的漏洞和不足。对于现在这个信息安全日益重要的时代,这种将安全思维融入基础原理的教学方式,比事后补救性的安全课程要重要得多,它真正培养了系统设计者应有的审慎态度。

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从排版和可读性这个角度来看,这本书的处理方式非常出色,体现了出版方对读者的尊重。通常技术书籍的排版要么过于拥挤,要么字体小到让人费眼,但这本教程的行距、字号都拿捏得恰到好处,即使长时间阅读也不会产生强烈的视觉疲劳。更值得称赞的是,它在关键概念的呈现上非常讲究——重要的术语加粗、核心公式单独居中展示,以及关键步骤使用项目符号列表进行分解,这极大地提高了信息获取的效率。我不是那种能一口气读完一本大部头的读者,但我发现这本书的章节划分非常合理,每一章结束时都有一个简短的知识点回顾和几道富有启发性的思考题。这使得我可以轻松地将学习节奏切割成小块,每天晚上消化一两节,保持学习的连贯性和专注度,而不是被厚厚的篇幅压得喘不过气来。

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我发现这本书最让我感到惊喜的是它对“实践操作”的重视程度。很多技术书籍,理论讲得天花乱坠,一旦让你动手操作就发现跟不上,或者提供的示例代码陈旧不堪。但这本书显然是经过精心打磨的,它提供的每一个实验环节都紧密围绕着核心概念,并且代码示例都是现代的、可编译运行的。我跟着书中的指导,成功地编译和修改了一个简易的进程调度器,虽然只是一个模拟环境,但那种亲手“控制”了进程生命周期的成就感是无与伦比的。更重要的是,它引导我们去思考代码背后的哲学——为什么采用优先级抢占而不是简单的轮转?这种在实践中反思理论设计的过程,比单纯死记硬背定义有效得多。对于希望未来从事系统级开发、嵌入式领域或者高性能计算的工程师而言,这本书提供的这种动手能力和系统思维的培养,是无价之宝。

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没意思,不如读读原版的“恐龙书”

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