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《数据库技术原理与应用教程学习与实验指导》是《数据库技术原理与应用教程》的配套教材，主教材侧重于数据库理论、原理的讲解，而《数据库技术原理与应用教程学习与实验指导》则侧重于习题训练与实验指导。《数据库技术原理与应用教程学习与实验指导》弥补了主教材的不足，对数据库相关知识进行了总结，有助于学生的学习与复习；给出了与主教材内容对应的详细的数据库管理系统SQL Server 2000实验指导；对主教材中各章的全部习题进行了解答，对典型习题给出了解题分析，并提供了大量习题和两套模拟试卷让学生进行练习与自我测试，其中重点是实验指导。《数据库技术原理与应用教程学习与实验指导》的实验以一个数据库应用系统为主线，从分解实验到最后的设计实例，逐步指导学生把学到的数据库技术应用到实际数据库系
统开发中。
深入探索计算机科学的基石：现代操作系统设计与实践 图书简介 本书旨在为计算机科学领域的学习者、研究人员和工程师提供一个全面且深入的指南，专注于现代操作系统的核心概念、设计原理及其在实际系统中的应用。我们不再局限于传统教科书中对操作系统的理论描述，而是将重点放在如何将这些理论转化为高效、可靠且安全可行的系统实现。 第一部分：操作系统的基石与抽象 本部分将构建坚实的理论基础，带领读者理解操作系统在硬件和应用程序之间的关键作用。 第一章：操作系统的演进与现代挑战 我们将回顾操作系统的发展历程，从批处理系统、分时系统到多核、云计算和边缘计算环境下的新型需求。重点讨论当前操作系统的主要挑战，如异构计算资源的有效管理、能效优化、以及面对日益复杂的安全威胁所需的全新架构设计。 第二章：进程与线程的生命周期管理 深入剖析进程的定义、状态转换模型以及上下文切换的开销与优化。详细阐述线程的引入如何改变并发模型的范式，区分用户级线程与内核级线程的优劣。特别关注现代处理器架构（如乱序执行、超线程技术）如何影响线程调度的效率，并探讨轻量级进程（LWP）在混合模型中的作用。 第三章：CPU 调度策略的精细化控制 本章对CPU调度算法进行深入分析。除了经典的先来先服务（FCFS）、最短作业优先（SJF）、优先级调度和轮转（Round Robin）外，我们还将重点研究适用于多核系统的公平共享调度器（如CFS的实现原理）和实时系统中的截止期限单调（DMS）与最早截止期限优先（EDF）算法。讨论调度延迟、响应时间与吞吐量之间的权衡。 第四章：内存管理的层次结构与虚拟化 内存管理是操作系统的核心挑战之一。本章详细解析物理内存的管理技术，包括页表结构（单级、多级、倒排页表）的实现细节和TLB的性能影响。虚拟内存的机制将被彻底剖析，重点介绍缺页中断的处理流程、页面置换算法（LRU、OPT的近似实现）的效率分析。此外，还将探讨大页（Huge Pages）在高性能计算和数据库应用中的优势，以及内存保护和地址空间布局随机化（ASLR）在安全防御中的作用。 第二部分：并发、同步与数据完整性 确保并发操作的数据一致性是多核系统中软件可靠性的关键。 第五章：同步机制的底层实现 本章超越了简单的信号量和互斥锁，深入探讨现代处理器提供的硬件原子操作（如Compare-and-Swap, LL/SC）如何构建无锁（Lock-Free）和无等待（Wait-Free）数据结构。我们将分析并发栈、队列的实现细节，并评估自旋锁与休眠锁的适用场景与性能差异。 第六章：死锁的预防、检测与恢复 系统性地介绍死锁的四个必要条件，并对比四种主要的死锁处理策略。重点分析银行家算法的实际局限性，以及在分布式系统中如何采用时间戳或分布式快照技术来检测循环依赖。 第七章：I/O 系统的设计与高效数据传输 输入/输出系统是连接系统和外部设备的桥梁。本章详细介绍I/O软件的层次结构，包括驱动程序模型、中断处理机制。重点探讨中断驱动I/O、缓冲（Buffering）和缓存（Caching）如何优化数据吞吐量。深入分析直接内存访问（DMA）的工作原理及其对CPU负载的影响，并介绍现代操作系统如何利用向量I/O（如Linux的io_uring）实现零拷贝的高性能数据传输。 第三部分：持久化存储与文件系统架构 本部分关注数据的可靠存储与高效访问。 第八章：磁盘调度与存储设备的特性 分析机械硬盘（HDD）与固态硬盘（SSD）在物理特性上的本质区别（寻道时间、写入放大、磨损均衡）。基于这些特性，评估不同的磁盘调度算法（如SCAN, C-SCAN）在传统存储上的适用性，并解释为什么这些算法在闪存存储上需要被重新思考。 第九章：现代文件系统的内部结构 本书将详细剖析日志文件系统（如Ext4, NTFS）的事务管理和数据一致性保证机制。重点研究写时复制（Copy-on-Write, CoW）文件系统（如ZFS, Btrfs）的优势，包括快照、数据去重和在线校验和校验机制。讨论SSD对文件系统布局的深刻影响（如事务日志的写入模式优化）。 第十章：虚拟文件系统（VFS）与网络文件系统 阐述VFS层如何提供统一的文件操作接口，屏蔽底层物理设备的差异。深入探讨NFS和SMB/CIFS等网络文件系统的协议设计、缓存一致性维护策略，以及在高延迟网络环境下保证性能的技巧。 第四部分：系统安全与分布式环境下的考量 在复杂多变的计算环境中，安全和分布性成为操作系统的核心要求。 第十一章：操作系统的安全机制 系统性地介绍操作系统的安全模型，包括自主访问控制（DAC）和强制访问控制（MAC，如SELinux/AppArmor）。详细解析域隔离、权限提升的机制（如SetUID/SetGID），以及如何利用内核层面的保护环（Rings）来隔离用户空间和内核空间。讨论沙箱技术（如容器化）在应用隔离中的重要性。 第十二章：内核模块化与可扩展性 探讨现代操作系统内核的设计哲学，对比宏内核（Monolithic Kernel）与微内核（Microkernel）的优劣。重点分析混合内核（Hybrid Kernel）如何通过模块化设计，实现驱动程序和文件系统的动态加载与卸载，以提高系统的可维护性和灵活性。 第十三章：分布式系统中的OS角色 简要探讨在分布式计算集群中，操作系统需要承担的新责任。包括分布式文件系统的协调机制、远程过程调用（RPC）的实现、以及分布式死锁检测的挑战。 结语：面向未来的操作系统设计趋势 总结当前研究热点，如基于硬件虚拟化的安全操作系统（如Rust编写的操作系统内核）、面向云原生工作负载的定制化操作系统发行版，以及系统在量子计算时代可能面临的结构性调整。 本书通过结合大量的实例代码片段（主要以C语言和汇编伪代码描述关键算法）和对主流操作系统（Linux、BSD内核的公开文档）的设计决策的深度分析，力求让读者不仅知其然，更知其所以然，为构建下一代高性能、高安全性的计算系统打下坚实的基础。
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