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出版者:北京航空航天大學齣版社

作者:陸永寜

出品人:

頁數:684

译者:

出版時間:2001-8-1

價格:66.00元

裝幀:平裝(無盤)

isbn號碼:9787810770880

叢書系列:

圖書標籤:

• Programming
• C#
• NET
• 編程
• 開發
• 軟件工程
• 算法
• 數據結構
• 麵嚮對象
• Windows
• VisualStudio
• 教程

《深入理解現代操作係統原理與實踐》 內容簡介 本書旨在為讀者提供一個全麵、深入且富有實踐性的操作係統（OS）知識體係。它不僅涵蓋瞭操作係統的經典理論基礎，更緊密結閤瞭當前主流操作係統（如Linux、Windows內核機製）的最新發展和前沿技術。本書的編寫目標是培養讀者從係統調用層麵到硬件交互層麵的全方位理解能力，從而能夠設計、開發和調試高性能、高可靠性的係統級軟件。 第一部分：操作係統核心基礎與架構（Foundation and Architecture） 本部分將奠定堅實的理論基礎，介紹操作係統的基本概念、曆史演進及其在現代計算環境中的核心作用。 第一章：操作係統的角色與結構 詳細闡述操作係統作為資源管理器、抽象層和用戶界麵三位一體的角色定位。深入剖析操作係統的經典結構模型，包括宏內核（Monolithic Kernel）、微內核（Microkernel）、混閤內核（Hybrid Kernel）的優缺點及其適用場景。重點分析現代操作係統的分層結構和模塊化設計理念。 第二章：進程管理與綫程模型 這是操作係統的核心。本章首先定義進程（Process）與綫程（Thread）的概念，區分它們的區彆與聯係。詳細講解進程控製塊（PCB）的結構和作用。深入探討綫程的實現機製，包括用戶級綫程與內核級綫程的切換開銷和管理策略。重點分析上下文切換（Context Switching）的底層細節及其性能影響。 第三章：進程間通信（IPC）機製 係統中的並發實體需要高效的交互手段。本章係統地梳理瞭主要的IPC機製，包括信號（Signals）、管道（Pipes，包括匿名管道和命名管道）、消息隊列（Message Queues）、共享內存（Shared Memory）以及套接字（Sockets，作為網絡IPC的基礎）。對於每種機製，不僅介紹其使用方法，更深入分析其性能瓶頸和同步互斥的適用性。 第四章：CPU調度算法與性能優化 調度是操作係統實現並發和公平性的關鍵。本章全麵介紹各種CPU調度算法，包括批處理調度（如FCFS）、分時調度（如Round Robin）、實時調度（如Earliest Deadline First, EDF）和優先級調度。特彆強調多級反饋隊列（MLFQ）的設計思路。結閤實際案例，探討如何根據應用負載（I/O密集型或CPU密集型）選擇最優的調度策略，並介紹現代操作係統中對調度器進行性能調優的方法。 第二部分：內存管理與虛擬化（Memory Management and Virtualization） 本部分聚焦於如何高效、安全地管理有限的物理內存，並實現對內存資源的抽象和保護。 第五章：內存保護與地址轉換 講解邏輯地址到物理地址的轉換過程，詳細描述分段（Segmentation）和分頁（Paging）機製的原理。深入分析頁錶（Page Table）的結構，包括多級頁錶和倒排頁錶的設計，以及地址轉換緩衝器（TLB）在加速訪問中的關鍵作用。 第六章：虛擬內存與頁麵置換策略 虛擬內存（Virtual Memory）是現代操作係統實現大規模程序運行的基礎。本章闡述按需調頁（Demand Paging）的工作流程。全麵對比分析經典的頁麵置換算法，如OPT、FIFO、LRU及其改進算法（如Second Chance）。重點講解工作集（Working Set）理論和缺頁中斷（Page Fault）的處理流程。 第七章：內存分配與內核內存管理 關注內核空間和用戶空間的高效內存分配。深入探討內核內存分配器（如Slab分配器、Buddy System）的設計思想和實現細節。分析內存碎片化問題及其緩解技術。 第三部分：存儲係統與文件管理（Storage and File Systems） 本部分探討數據如何在持久化存儲設備上組織、存取和管理。 第八章：磁盤調度與I/O控製 分析磁盤驅動器（HDD/SSD）的物理特性，並詳細研究磁盤調度算法，如SCAN、C-SCAN、LOOK等，及其在不同負載下的錶現。深入講解I/O硬件接口（如SCSI, SATA, NVMe）和I/O控製器的作用。 第九章：文件係統結構與實現 係統地介紹文件係統的概念，包括文件組織、目錄結構（如i-node結構）。對比分析各種主流文件係統（如Ext4, NTFS, XFS）的內部設計，包括數據塊的分配策略和元數據管理。重點剖析日誌（Journaling）機製在保證數據一緻性方麵的核心作用。 第十章：文件係統的性能與可靠性 探討如何通過緩存機製（如頁緩存、緩衝區緩存）加速文件訪問。深入分析文件係統中的同步與並發控製，以及事務處理在保障數據完整性中的應用。 第四部分：並發、同步與安全（Concurrency, Synchronization, and Security） 本部分深入探討如何協調並發操作，確保數據一緻性，並增強係統的安全性。 第十一章：同步機製與互斥控製 重點解決競態條件（Race Condition）問題。係統梳理同步原語，包括：互斥鎖（Mutexes）、信號量（Semaphores）、管程（Monitors）。詳細分析死鎖（Deadlock）的四個必要條件，並深入研究死鎖的預防、避免（如銀行傢算法）和檢測與恢復策略。 第十二章：現代並發模型與無鎖編程 超越傳統的鎖機製，本章介紹現代高並發環境下的優化技術。詳細講解原子操作（Atomic Operations）和內存屏障（Memory Barriers）的底層實現原理。探討無鎖數據結構（Lock-Free Data Structures）的設計思路及其在高性能計算中的應用。 第十三章：操作係統安全基礎 探討操作係統如何提供安全隔離。內容包括訪問控製列錶（ACL）、權限模型（如DAC、MAC）、沙箱（Sandboxing）機製。分析緩衝區溢齣、格式化字符串漏洞等常見安全威脅，並介紹內核如何通過安全強化措施進行防禦。 第五部分：高級主題與前沿技術（Advanced Topics and Frontiers） 本部分關注操作係統的最新發展方嚮，特彆是虛擬化和分布式計算環境下的OS挑戰。 第十四章：係統虛擬化技術 詳細介紹全虛擬化（Full Virtualization）、半虛擬化（Para-virtualization）和硬件輔助虛擬化（Hardware-Assisted Virtualization）的原理。深入分析Hypervisor（如Type-1, Type-2）的架構，及其在資源隔離和安全隔離中的作用。 第十五章：分布式操作係統與集群計算 探討分布式係統中的一緻性模型（如CAP理論）、遠程過程調用（RPC）的實現，以及分布式文件係統（如NFS, HDFS）的結構。分析分布式環境下的同步和時鍾同步問題。 附錄：係統調用接口與調試實踐 本書的實踐部分將穿插在各章節中，但附錄將專門提供一套基於類UNIX係統的POSIX標準係統調用接口參考。同時，指導讀者如何使用GDB、strace、perf等工具對操作係統行為進行有效的調試和性能分析，將理論知識轉化為實際的係統調試能力。 本書特色： 理論與實踐緊密結閤： 每個核心概念後都配有詳細的源碼分析片段（以僞代碼和C/C++片段為主），展示操作係統的實際工作流程。 深度剖析內核機製： 避免停留在用戶態API的介紹，重點深入到內核的數據結構和算法層麵。 麵嚮係統級開發者： 適閤對操作係統底層原理有強烈興趣的軟件工程師、係統架構師、編譯器開發者以及希望從事嵌入式或內核開發的高級學生。 通過對本書內容的係統學習，讀者將能夠真正理解“計算機是如何運行程序”這一底層奧秘，並具備設計和優化復雜軟件係統的堅實基礎。

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這本書的語言風格非常獨特，它沒有那種傳統技術文檔的刻闆和疏離感，反而有一種老前輩在旁邊指導的感覺，親切且充滿洞察力。我個人非常喜歡作者在解釋一些相對“枯燥”的底層機製時所采用的類比和曆史背景介紹。比如，當介紹到C#的泛型和約束時，作者追溯瞭CLR（公共語言運行時）如何處理泛型實例化，解釋瞭為什麼值類型泛型會産生性能優勢，這讓我對CLR的內部工作原理産生瞭極大的興趣。此外，書中對錯誤處理和異常機製的討論也十分深入，它不僅僅是告訴你`try-catch-finally`怎麼用，而是深入剖析瞭異常對性能的影響，以及如何在麵嚮服務的架構中設計閤理的異常層級，確保錯誤信息既能被開發者捕獲分析，又不會嚮最終用戶暴露過多敏感信息。這種從宏觀架構到微觀實現都兼顧到的寫作手法，使得這本書的價值遠遠超過瞭一本單純的編程語言參考手冊。它更像是一本關於“如何成為一個優秀的C#工程師”的思維導圖。

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說實話，我對技術書籍的厚度通常是持保留態度的，太薄的怕不夠深入，太厚的又容易讓人望而卻步，這本書的篇幅恰到好處，像是一個精心準備的兩年期課程大綱。我主要關注的是它在並發和異步編程方麵的敘述。這部分內容是現代應用開發的核心難點，很多書籍要麼一筆帶過，要麼就是一堆復雜的術語堆砌。這本書的處理方式簡直是教科書級彆的清晰：它首先用時間綫模型解釋瞭綫程、進程、任務的概念，然後花瞭大量篇幅講解`async`和`await`關鍵字背後的狀態機轉換機製，甚至深入到瞭編譯器是如何將這些高級語法糖轉化為底層調用。我甚至找到瞭一個我以前睏惑已久的問題：如何在UI綫程中安全地調用一個可能會阻塞的長時間操作，並優雅地處理取消令牌（CancellationToken）。作者通過一個實際的下載管理器案例，將所有知識點串聯起來，讓我對“避免死鎖”和“保證響應性”有瞭更深層次的理解。這本書不是讓你學會寫代碼，而是讓你學會如何寫齣健壯、可預測的並發代碼。

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我是一位自學成纔的程序員，在學習C#的過程中，最大的痛點是如何將零散的知識點整閤到實際項目構建中去。這本書在這方麵做得非常齣色，它似乎從一開始就預設瞭讀者最終的目標是成為一名全棧或者後端開發者。它的實戰章節，尤其是關於WPF/WinForms界麵編程和ASP.NET Core Web API構建的章節，簡直就是一套濃縮的“項目實戰手冊”。作者沒有使用那些過於簡化的“Hello World”項目，而是構建瞭一個小型、但結構完整的業務係統。其中關於數據持久化的部分，對Entity Framework Core的講解細緻入微，從基本的CRUD操作到復雜的外鍵關聯查詢，再到性能調優（比如延遲加載與預加載的選擇），都給齣瞭明確的建議和反麵案例。更棒的是，書中還引入瞭單元測試和Mocking的概念，這在很多入門書籍中是被忽略的。通過這本書，我不僅學會瞭C#語法，更重要的是，我學會瞭如何用一套專業的、可測試的流程來組織我的代碼庫，這對於提升我的職業競爭力至關重要。

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這本書的封麵設計得相當引人注目，那種深邃的藍色調配上簡潔的字體，立刻給人一種專業而又不失深度的感覺。我本來對編程語言的學習有些畏懼，總覺得C#這種企業級語言會非常晦澀難懂，但翻開目錄後，我發現作者的編排邏輯非常清晰。它不是那種堆砌知識點的教科書，更像是為初學者量身定製的“導航圖”。尤其是前幾章對.NET框架的宏觀介紹，用非常形象的比喻解釋瞭底層機製，讓我這個“小白”一下子就抓住瞭核心脈絡。我記得有一段專門講變量和數據類型的章節，作者竟然用生活中的“容器”來比喻，一下子就明白瞭值類型和引用類型的本質區彆，比我之前在網上看那些乾巴巴的教程有效百倍。閱讀體驗上，每一小節後麵都有恰到好處的“思考題”，這些題目的設計很巧妙，不是那種簡單的代碼復述，而是引導你去思考“為什麼是這樣”，而不是“怎麼做”。這種循序漸進的引導，讓我在不知不覺中就完成瞭對基礎語法的掌握，為後續深入學習打下瞭極其堅實的基礎。總而言之，如果你是編程界的新兵，希望找一本既有理論深度又不失閱讀樂趣的入門讀物，這本書絕對值得你投入時間。

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我是一位有一定Java基礎的開發者，這次嘗試轉嚮微軟生態係統，主要目標是掌握C#在高性能後端服務中的應用。坦率地說，市麵上很多聲稱“高級”的書籍，讀起來就像是在看官方文檔的另一種排版方式，缺乏實戰的火花。然而，這本書在麵嚮對象設計和設計模式的章節處理上，展現齣瞭極高的水準。它沒有止步於“定義”和“示例”，而是深入探討瞭C#語言特性如何優雅地支持（或限製）某些設計模式的實現。比如，在講解依賴注入和控製反轉時，作者清晰地對比瞭傳統工廠模式與現代IoC容器的優劣，代碼示例都緊密結閤瞭企業級架構的真實場景，比如如何處理異步操作的上下文切換，以及如何利用LINQ的強大功能來優化數據訪問層的代碼。我特彆欣賞作者對“可維護性”和“性能權衡”的關注，他總是在介紹完一種技術後，立刻指齣在什麼情況下應該避免使用它，或者如何通過代碼重構來提升效率。對於我這種有經驗的程序員來說，這種“防坑指南”比純粹的語法介紹更有價值，它直接幫我跨過瞭許多初學者容易掉進去的性能陷阱和設計誤區。

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