操作系统(第5版)(微课版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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汤承林 著

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• 计算机原理
• 系统编程
• 内核
• 进程管理
• 内存管理
• 文件系统

店铺： 句容新华书店图书专营店

出版社： 大连理工大学出版社

ISBN：9787568509305

商品编码：26502595481

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《深入理解计算机系统：构建、思考和解释现代计算机》 内容简介 《深入理解计算机系统：构建、思考和解释现代计算机》是一部内容详实、思想深刻的计算机科学经典著作，它旨在帮助读者理解计算机系统是如何工作的，以及为何它们会以某种方式运行。本书并非浅尝辄止地介绍计算机的各个组件，而是深入剖析了计算机系统从硬件到软件的各个层次，揭示了它们之间错综复杂的交互关系。通过学习本书，读者将能够掌握构建、思考和解释现代计算机系统的基本原理和核心技术。 本书共分为九个章节，每一章都围绕一个核心主题展开，层层递进，构建起一个完整的计算机系统知识体系。 第一章 导论：二进制的机器 本章作为全书的开篇，为读者搭建起理解计算机系统最基础的视角。它首先介绍了计算机系统中信息是如何表示的，即一切皆为位（bit），并着重阐述了二进制表示法及其在计算机中的普遍应用。读者将了解数字、字符、指令以及图像等信息如何在计算机内部转化为二进制串。接着，本章将带领读者走进程序的执行过程，从源程序到可执行文件的转换过程，如预处理、编译、汇编和链接，让读者对程序的“生命周期”有一个初步的认识。此外，本章还会简要介绍操作系统和编译系统在程序执行中的作用，以及它们如何协调硬件资源以支持程序的运行。通过本章的学习，读者将为后续深入理解计算机系统的各个层次打下坚实的基础，理解“一切皆为位”这一计算机科学的核心理念。 第二章：程序的机器级表示 在理解了信息的基本表示方式之后，本章将深入到程序的机器级表示。这部分内容将揭示高级编程语言（如C语言）是如何被翻译成计算机能够直接执行的机器代码的。读者将学习到，尽管不同处理器体系结构拥有不同的指令集，但其基本原理是相似的。本章将介绍处理器的基本工作原理，包括程序计数器（PC）、指令的解码和执行过程。同时，会重点讲解一些典型的机器级指令，例如数据传送指令、算术逻辑指令、控制流指令等，并通过具体的示例来展示这些指令如何组合起来实现复杂的程序逻辑。理解机器级代码不仅有助于读者理解程序在内存中的实际布局，也能帮助他们更有效地进行性能优化和调试。此外，本章还会介绍栈帧（stack frame）的概念，这是理解函数调用和递归实现的关键。 第三章：处理器体系结构 本章将进一步深入到处理器的内部工作原理，即处理器体系结构。本章的目标是让读者理解现代处理器是如何高效地执行指令的。我们将介绍指令流水线（instruction pipeline）的概念，这是提高处理器性能的关键技术。读者将学习到指令流水线如何通过同时处理多条指令的不同阶段来提高吞吐量，以及可能遇到的冲突（如数据冒险、控制冒险）及其解决办法。此外，本章还会探讨乱序执行（out-of-order execution）和超标量（superscalar）等更高级的处理器技术，这些技术使得处理器能够以比指令在程序中出现的顺序更快的速度完成指令。理解这些底层细节，对于深入理解程序的性能瓶颈以及如何编写更优化的代码至关重要。 第四章：优化程序性能 掌握了程序的机器级表示和处理器体系结构后，本章将聚焦于如何优化程序性能。本章将引导读者从微观层面分析程序的性能瓶颈，并提供多种有效的优化策略。读者将学习到编译器优化是如何工作的，以及如何通过理解编译器的优化过程来编写更易于优化的代码。更重要的是，本章将强调“计算”和“访问”之间的性能差异，并深入讲解缓存（cache）的原理。读者将了解不同层级的缓存（L1, L2, L3）如何工作，以及缓存未命（cache miss）对程序性能的影响。通过理解数据局部性（spatial locality）和时间局部性（temporal locality），读者将学会如何调整数据结构和算法，以最大限度地利用缓存，从而显著提升程序的运行速度。本章还可能涉及一些关于循环展开、函数内联等常见的代码优化技术。 第五章：存储器层次结构 本章将系统地阐述计算机系统中无处不在的存储器层次结构。从最快的寄存器到容量最大、速度最慢的磁盘，以及介于两者之间的各种存储介质，如高速缓存（cache）、主存（main memory），本书将详细讲解它们的特性、工作原理以及在整个系统中的作用。读者将理解不同存储介质的速度、容量、成本之间的权衡，以及为什么需要这样一种分层的存储结构。本章将重点讲解缓存的工作机制，包括直接映射、组相联映射和全相联映射等缓存组织方式，以及写策略（write-through, write-back）等。此外，还会涉及主存的组织方式，如内存控制器、DRAM的工作原理。理解存储器层次结构对于理解程序性能、内存管理以及系统I/O至关重要。 第六章：链接 本章将深入探讨链接（linking）的过程，这是将多个独立编译的代码文件组合成一个可执行程序的关键步骤。读者将了解静态链接和动态链接这两种主要链接方式的原理和区别。静态链接器是如何将库函数和目标文件组合在一起生成一个单独的可执行文件的。而动态链接器又如何在程序运行时才将共享库加载到内存中，从而实现代码的共享和模块化。本章还将讲解符号解析（symbol resolution）和重定位（relocation）等核心概念，它们是链接器完成任务的关键。理解链接过程，有助于读者理解大型软件项目的构建过程，以及如何管理和使用共享库。 第七章：异常控制流 本章将从全新的视角审视程序的执行流程，即异常控制流（exception control flow）。与我们通常理解的顺序执行、分支和循环不同，异常控制流涉及各种非预期的事件，例如系统调用、中断、陷阱和页错误。本章将详细解释这些事件是如何触发的，以及它们如何改变程序的正常执行路径。读者将学习到，操作系统是如何通过异常处理机制来管理这些事件的，以及它们如何成为实现各种系统功能（如I/O操作、进程切换）的基础。理解异常控制流，对于理解操作系统的核心功能、编写健壮的并发程序以及进行系统级调试至关重要。 第八章：虚拟内存 虚拟内存是现代操作系统中最重要和最复杂的概念之一，本章将对其进行深入的剖析。读者将理解虚拟内存是如何通过内存管理单元（MMU）和页表（page table）将程序的虚拟地址空间映射到物理地址空间的。本章将详细讲解地址翻译的过程，以及如何处理页错误（page fault）。虚拟内存的引入带来了许多优势，例如使得程序可以使用比实际物理内存更大的地址空间，支持进程间的隔离，以及实现共享内存。本章还将探讨各种内存分配策略，以及虚拟内存对程序性能的影响。理解虚拟内存是掌握操作系统如何管理内存、实现多任务以及保护进程的关键。 第九章：系统级I/O 本章将聚焦于系统级输入/输出（I/O）。读者将学习到，所有I/O设备（如键盘、鼠标、磁盘、网络接口）在操作系统中都被抽象为文件，并且可以通过统一的文件接口进行访问。本章将讲解文件I/O的基本概念，包括文件描述符、读写操作、以及各种I/O函数（如`read`, `write`, `open`, `close`）。同时，还会深入到I/O设备的底层工作原理，以及操作系统如何通过设备驱动程序来与硬件进行交互。本章还将探讨缓冲I/O和非缓冲I/O的区别，以及如何进行高效的I/O操作。理解系统级I/O对于编写需要与外部设备进行交互的程序，或者理解网络编程、文件系统等高级概念至关重要。 总结 《深入理解计算机系统：构建、思考和解释现代计算机》是一部面向所有对计算机系统运作原理感兴趣的读者的权威指南。它不仅仅是一本教科书，更是一扇通往计算机科学深层世界的窗口。通过本书，读者将能够建立起一套扎实的计算机系统知识体系，为他们在未来的学习、研究和工程实践中打下坚实的基础。本书强调理论与实践相结合，通过大量的图示、代码示例和练习题，帮助读者将抽象的概念转化为具体的理解，并学会如何将所学知识应用于实际问题中。无论您是计算机科学专业的学生、软件工程师，还是对计算机系统充满好奇的爱好者，本书都将为您提供宝贵的见解和深刻的启发。

评分☆☆☆☆☆

老实说，最初选择这本书，是因为看到“微课版”这三个字，心里想着大概会更方便我这种时间零碎的读者。拿到书后，我先粗略地翻了一下，感觉内容编排得非常合理。它的语言风格算是比较平实易懂的，没有使用太多晦涩难懂的专业术语，即便有，也会在后面给出详细的解释。我尤其欣赏它在一些重要概念上的论述，比如对于内存分段和分页的对比，作者用了相当多的篇幅来阐述各自的优缺点以及在实际应用中的场景，这让我能够更深刻地理解它们的工作原理和设计哲学。另外，这本书的习题设计也很有意思，不是简单地考查记忆，而是鼓励读者去思考，去分析，甚至有一些开放性的问题，需要结合实际情况去解答。我还在思考，等我把前面几章的基础知识学扎实了，是不是可以尝试着去写一些简单的模拟程序，来验证一下书中的某些算法。总的来说，这本书在理论深度和实践指导性之间找到了一个很好的平衡点，让我感觉学习的过程既充实又有成就感。

评分☆☆☆☆☆

这本书，刚拿到手就感觉沉甸甸的，满满的知识感扑面而来。翻开第一页，就被那清晰的目录吸引了。虽然我之前对操作系统有过一些初步的了解，但这本书的体系化讲解，从最基本的概念，比如进程、线程、内存管理，到更复杂的调度算法、死锁处理，再到文件系统和I/O设备管理，层层递进，逻辑严谨。我特别喜欢它在介绍每个概念时，都会配上大量的图示和例子，这对于理解抽象的概念非常有帮助。例如，在讲进程状态转换时，那些清晰的状态图，加上生活化的比喻，让我一下子就豁然开朗。而且，这本书不像有些理论书籍那样枯燥，它在讲解过程中，会穿插一些实际的操作系统设计案例，以及一些经典操作系统的发展历程，这让我觉得学习过程不仅仅是背诵，更是对整个操作系统领域的一次深度探索。那些微课的提示，虽然我还没来得及深入研究，但单从这个设计理念上，我就觉得非常人性化，对于我这种有时候需要反复琢磨某个知识点的读者来说，无疑是一大福音。我预感，这本书将会是我攻克操作系统难关的得力助手。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的第一印象是它的“厚实感”，不仅仅是物理上的重量，更是知识的密度。我之所以会对它感兴趣，是因为我一直觉得操作系统是计算机科学中最核心、最基础的部分，理解它就等于掌握了计算机的“心脏”。翻开书页，首先映入眼帘的是那清晰、系统的章节划分，从底层原理到上层应用，环环相扣，逻辑性极强。我个人比较看重理论的严谨性，而这本书在这一点上做得非常到位，每一个概念的引入都有其深刻的理论基础，并且有详细的推导过程。当我看到关于进程同步和互斥的章节时，作者通过各种经典问题的分析，比如生产者-消费者问题、读者-写者问题，让我对这些抽象的概念有了直观的认识。而且，作者在讲解过程中，并没有回避一些比较难啃的知识点，而是迎难而上，用通俗易懂的语言和图示将其剖析清楚。虽然“微课版”的特色我还没来得及细细体验，但我相信这会大大增强学习的互动性和趣味性。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本《操作系统（第5版）（微课版）》后，我第一反应是它的内容编排是否跟得上时代的发展。我是一名在校大学生，接触过一些操作系统的基础知识，但总觉得不够系统和深入。这本书的目录看起来就非常全面，涵盖了现代操作系统设计中的绝大多数重要方面。我特别喜欢它在讲解过程中，对不同算法的性能分析和权衡。比如，在讨论调度算法时，作者不仅介绍了各种算法的原理，还用图表的形式对比了它们的优劣势，以及在不同负载下的表现。这让我明白，选择哪种算法并不是一成不变的，而是需要根据实际需求来决定的。而且，书中的一些案例分析，比如Linux和Windows等主流操作系统的设计思路，让我觉得这本书不仅仅是讲理论，更是在讲“实践”。我希望能通过这本书，能够更深入地理解操作系统的运行机制，为将来深入学习计算机系统和软件开发打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

我是一名工作了几年、对技术重新燃起热情的老程序员。选择这本书，纯粹是因为我一直觉得，要真正理解计算机是如何工作的，就绕不开操作系统。拿到书后，我第一眼就被它那排版清晰、逻辑流畅的特点所吸引。它的语言风格非常适合我这种需要快速抓住重点的读者，不会有过多的冗余，但每个概念的阐述都十分到位。我印象特别深刻的是关于虚拟内存的章节，作者通过巧妙的比喻和图示，将这个复杂但至关重要的概念解释得淋漓尽致。我之前一直对一些底层原理模糊不清，但读完这部分，感觉豁然开朗。而且，这本书在讲解的过程中，并没有局限于理论，而是常常结合实际的操作系统设计和实现细节进行讨论，这让我这种有一定实践经验的人，能够更容易地将理论与实践联系起来。我尤其期待书中的“微课”部分，希望能通过更直观的多媒体形式，巩固和深化我对某些抽象概念的理解。