微机接口与汇编语言实训

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出版者:高等教育出版社
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页数:0
译者:
出版时间:1900-01-01
价格:8.0
装帧:
isbn号码:9787040098228
丛书系列:
图书标签:
  • 微机原理
  • 汇编语言
  • 接口技术
  • 实训
  • 8086
  • 微处理器
  • 计算机组成原理
  • 实验教学
  • 编程
  • 硬件
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具体描述

本书是教育部高职高专规划教材,是

深入探索计算科学的基石:现代操作系统原理与实践 本书旨在为计算机科学、软件工程及相关领域的学生和专业人士提供一个全面、深入且兼具实践指导意义的操作系统(Operating System, OS)学习资源。 我们将聚焦于现代操作系统的核心概念、设计原理、实现技术以及在实际应用中的性能考量,力求构建一座理论与工程实践之间的坚实桥梁。 本书的结构设计遵循由浅入深、循序渐进的原则,从操作系统的基本概念和历史演进入手,逐步深入到复杂且关键的内核结构和管理机制。 --- 第一部分:操作系统的基础与架构 本部分首先奠定坚实的理论基础,介绍操作系统的核心目标、功能以及它在整个计算系统中的地位。 第一章:计算系统概览与操作系统角色定位 本章将详细解析冯·诺依曼体系结构如何演变为现代多层架构,清晰界定硬件、固件(如BIOS/UEFI)、操作系统内核(Kernel)和用户空间应用程序之间的界限与交互模式。我们将深入探讨操作系统的主要职责:资源抽象、资源管理和提供服务。此外,还将回顾操作系统的发展历程,从早期的批处理系统到分时系统,再到现代的分布式和嵌入式操作系统,理解其设计思想如何随硬件能力的提升而演化。 第二章:硬件抽象与系统调用接口 理解操作系统如何与底层硬件交互是掌握操作系统的第一步。本章重点剖析特权级(Privilege Levels)和模式切换(Mode Switching)的机制,解释CPU如何通过硬件支持(如保护环、中断向量表)来实现对用户程序的隔离和保护。我们将详细阐述系统调用(System Calls)作为用户程序请求内核服务的标准接口,分析系统调用过程的上下文切换、参数传递和返回值的处理流程。通过分析几个典型的系统调用(如`open`, `read`, `fork`),读者可以直观地理解OS服务的入口机制。 第三章:进程与线程管理:并发的基础 并发是现代操作系统的核心特性。本章将对进程(Process)和线程(Thread)进行细致的区分和建模。详细介绍进程的结构(包括程序计数器、栈、数据段和PCB——进程控制块),并深入探讨进程的生命周期管理,包括创建、就绪、运行、阻塞和终止状态的转换。随后,我们将转向线程模型,对比用户级线程与内核级线程的优劣,重点讲解多线程编程模型(如Pthreads或标准库线程)在用户空间和内核空间的不同实现方式及其对并发效率的影响。 --- 第二部分:CPU调度与同步机制 这部分是操作系统性能和公平性的核心体现,专注于资源分配和并发控制。 第四章:中央处理器调度算法 CPU调度策略直接决定了系统的响应时间、吞吐量和公平性。本章将系统性地介绍各种调度算法的原理、适用场景和性能指标。内容涵盖非抢占式调度(如先来先服务 FCFS)和抢占式调度(如最短剩余时间优先 SRTF、时间片轮转 RR)。随后,重点分析更复杂的、面向实际应用的调度策略,如优先级调度、多级反馈队列(MLFQ),以及现代操作系统如Linux中CFS(完全公平调度器)的设计思想和实现细节。我们将通过量化分析,对比不同算法在高负载和低延迟场景下的表现差异。 第五章:进程间通信(IPC)与同步 并发程序设计中,同步和互斥是避免竞争条件的关键。本章首先介绍各种进程间通信(IPC)的机制,包括共享内存、消息传递(消息队列)、管道(Pipes)和信号量(Signals)。随后,深入探讨并发控制的原语:互斥锁(Mutexes)、信号量(Semaphores)、条件变量(Condition Variables)。我们将详细解析如何利用这些工具解决经典的同步问题,如生产者-消费者问题、读者-写者问题,并剖析死锁的四个必要条件,以及死锁的预防、避免(如银行家算法)和检测与恢复策略。 --- 第三部分:内存管理:虚拟与物理的统一 内存管理是操作系统最复杂的子系统之一,本章将揭示现代系统如何通过虚拟化技术高效、安全地管理物理内存。 第六章:内存的抽象与保护 本章从物理内存的分配与回收开始,引出虚拟内存(Virtual Memory)的概念。详细阐述地址转换过程,从逻辑地址到线性地址,再到最终的物理地址的映射机制,重点讲解硬件支持组件——内存管理单元(MMU)的作用。我们将深入探讨分页(Paging)和分段(Segmentation)两种主要的地址映射机制,分析分段与分页的混合使用模式,以及多级页表在减少页表开销方面的优化。 第七章:缺页中断与页面置换算法 当程序访问的虚拟地址对应的物理页帧当前不在内存中时,会触发缺页中断(Page Fault)。本章将剖析缺页中断的处理流程,以及如何将数据从二级存储(如磁盘)调入内存。核心内容是页面置换算法的对比分析,包括最优算法(OPT)、最近最少使用(LRU)、先进先出(FIFO)和第二次机会算法(Second Chance)。我们还会讨论局部性原理,并介绍工作集模型(Working Set Model)与Thrashing(抖动)现象及其对系统性能的影响。 --- 第四部分:存储系统与文件管理 本部分关注数据如何在持久化存储设备上组织、访问和保护。 第八章:文件系统的结构与实现 文件是用户与持久化数据交互的基本抽象。本章将剖析文件系统的逻辑结构(文件、目录、路径)和物理结构。深入讲解i节点(Inode)在UNIX类系统中的作用,以及数据块的分配策略(连续分配、链式分配和索引分配)。我们将详细分析FAT、NTFS以及现代日志文件系统(如ext4, ZFS)的设计哲学,特别是日志记录(Journaling)机制在保证文件系统一致性和快速恢复中的关键作用。 第九章:磁盘I/O与二级存储管理 磁盘I/O通常是系统性能的瓶颈。本章聚焦于如何优化对块设备的访问。我们将分析机械硬盘(HDD)的寻道时间与旋转延迟,并引入磁盘调度算法(如FCFS, SSTF, SCAN/C-SCAN)来最小化平均访问时间。随后,扩展讨论固态硬盘(SSD)的特性,包括磨损均衡(Wear Leveling)和垃圾回收(Garbage Collection),这些是现代存储管理中不可回避的话题。 --- 第五部分:高级主题与现代趋势 本部分将视野扩展到分布式系统和安全层面,展望操作系统的未来发展方向。 第十章:I/O子系统与设备驱动 I/O子系统是连接内核与外部设备的桥梁。本章讲解I/O硬件接口的类型(如端口映射I/O和内存映射I/O),并深入到中断处理机制和直接内存访问(DMA)技术,理解DMA如何减轻CPU在数据传输中的负担。同时,本书将探讨设备驱动程序的基本结构和其在内核中的加载与运行方式,强调驱动程序的稳定性和安全性对整个系统的至关重要性。 第十一章:虚拟化技术与云原生环境 现代计算环境严重依赖虚拟化。本章详细阐述全虚拟化、半虚拟化和硬件辅助虚拟化(如Intel VT-x/AMD-V)的原理。重点解析Hypervisor(虚拟机监视器)的工作模式(Type 1与Type 2),以及它如何管理CPU、内存和I/O资源,实现高效的资源隔离。此外,将简要介绍容器技术(如Docker/Cgroups/Namespaces)与传统虚拟化的区别和互补关系,展望在云原生(Cloud-Native)时代,操作系统内核将如何演进以更好地支持微服务架构。 --- 本书通过大量的图示、算法伪代码以及对主流开源操作系统(如Linux内核结构)关键模块的引用和分析,确保读者不仅理解“是什么”,更能掌握“为什么”和“如何做”。本书适合作为大学本科高年级或研究生阶段《操作系统原理》课程的教材,或供希望系统性提升系统编程和底层架构理解能力的工程师参考。

作者简介

目录信息

第1章 上机操作预备知识
1
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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从实操性的角度来看,这本书的案例设计简直是教科书级别的典范。它没有盲目追求大而全,而是选取了几个最具代表性和实用价值的场景进行深度剖析,并且每一步操作都给出了详尽的截图和代码示例,这一点对于自学者来说至关重要。我尝试着跟着书中的步骤搭建了几个小型实验平台,反馈速度极快,基本没有遇到因为书本描述不清而卡住的情况。更值得称赞的是,它不仅告诉你“怎么做”,还深入解释了“为什么这么做”,这种对底层机制的刨根问底,极大地提升了读者的分析和解决问题的能力,而不是沦为一个只会复制粘贴代码的“操作工”。这种注重底层逻辑训练的编写思路,无疑是培养未来优秀工程师的基石。

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坦率地讲,这本书的目录结构安排得非常有条理,显示出作者对整个知识体系的宏观把握能力。从基础的概念导入,到逐步深入到硬件交互细节,再到最后的高级应用场景,层层递进,循序渐进,使得读者的知识体系能够稳固地搭建起来,不会出现“夹生饭”的情况。我尤其欣赏其在章节末尾设置的“思考题”部分,这些问题往往能够引导读者跳出书本的框架,主动去探索更广阔的技术世界,甚至激发一些新的灵感和研究方向。这种鼓励主动学习和批判性思维的教学模式,比起那种填鸭式的知识灌输,效果要好上太多。对于希望系统性掌握该领域知识体系的人来说,这本书无疑提供了一个极其清晰的路线图。

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这本书的装帧设计真是让人眼前一亮,那种带着一丝复古气息的封面字体搭配现代的排版风格,在众多技术书籍中显得尤为突出。内页的纸张质感也相当不错,印刷清晰,墨色均匀,阅读起来非常舒适,长时间盯着屏幕看后,再翻看实体书,眼睛的负担明显减轻了不少。初次翻阅时,我就注意到它在内容组织上的匠心独运,章节之间的逻辑衔接非常自然,仿佛在讲述一个引人入胜的故事,而不是枯燥的技术手册。特别是图表的绘制,无论是时序图还是系统架构图,都力求简洁明了,直击核心,这对于我这种需要快速理解复杂概念的读者来说,无疑是巨大的福音。当然,作为一本工具性质的书籍,我最看重的是其知识的深度和广度,希望它能为我后续深入研究相关领域打下坚实的基础,不仅仅停留在表面的介绍,而是能提供一些鲜为人知的实战技巧和底层原理的剖析。

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我得说,这本书的作者在语言表达上有着非常独特的个人风格,读起来完全没有那种传统技术书籍的“硬邦邦”感觉。行文流畅,比喻贴切,很多晦涩难懂的概念,经过他的阐述后,立刻变得通俗易懂,仿佛身边有一位经验丰富的前辈在耐心地为你一一解答疑惑。尤其是在涉及到一些历史背景和发展脉络的部分,作者的叙述充满了人文关怀,让人在学习技术的同时,也能体会到这个领域的发展不易与其中的智慧结晶。这种兼具学术严谨性与轻松可读性的平衡,是很多同类书籍难以企及的。我特别喜欢其中穿插的一些“小贴士”或“陷阱提醒”,这些往往是作者多年实践经验的总结,对于避免初学者走弯路具有极高的参考价值,绝非教科书上能轻易获取的宝贵信息。

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这本书给我最大的感受是它的“鲜活”气息,它似乎并没有完全囿于传统的理论框架,而是融入了许多近年来行业内出现的新趋势和新技术思想。在探讨某些经典接口协议时,作者并未止步于过时的标准描述,而是巧妙地引申到现代系统设计中对这些原理的借鉴与演化,这使得书中的内容丝毫没有陈旧感,反而具有很强的时效性和前瞻性。例如,对于某些特定的中断处理流程的讲解,其深度已经触及到操作系统内核层面的一些高级优化技巧,这无疑为追求极致性能的读者提供了极具价值的参考。总的来说,这本书的价值在于它成功地架设了一座桥梁,连接了严谨的理论基石与瞬息万变的工程实践前沿,读完后感觉自己的技术视野得到了极大的拓宽。

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