深入理解计算机系统(原书第3版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[美] 兰德尔·E.布莱恩特(RandalE.Bry 著

图书标签:

• 计算机系统
• 操作系统
• 编译原理
• 计算机组成原理
• 汇编语言
• 底层原理
• CSAPP
• 深入理解计算机系统
• 计算机体系结构
• 性能优化

店铺： 文轩网旗舰店

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111544937

商品编码：11030145668

出版时间：2016-11-01

作  者:(美)兰德尔·E.布莱恩特(Randal E.Bryant) 等 著；龚奕利,贺莲 译 定  价:139 出 版 社:机械工业出版社 出版日期:2016年11月01日 页  数:737 装  帧:平装 ISBN:9787111544937 ●出版者的话
●中文版序一
●中文版序二
●译者序
●前言
●关于作者
●第1章计算机系统漫游1
●1.1信息就是位+上下文1
●1.2程序被其他程序翻译成不同的格式3
●1.3了解编译系统如何工作是大有益处的4
●1.4处理器读并解释储存在内存中的指令5
●1.4.1系统的硬件组成5
●1.4.2运行hello程序7
●1.5高速缓存至关重要9
●1.6存储设备形成层次结构9
●1.7操作系统管理硬件10
●1.7.1进程11
●1.7.2线程12
●1.7.3虚拟内存12
●1.7.4文件14
●部分目录

内容简介

本书是将计算机软件和硬件理论结合讲述的经典教程，内容覆盖计算机导论、体系结构和处理器设计等多门课程。本书的大优点是为程序员描述计算机系统的实现细节，通过描述程序是如何映射到系统上，以及程序是如何执行的，使读者更好地理解程序的行为为什么是这样的，以及造成效率低下的原因。 (美)兰德尔·E.布莱恩特(Randal E.Bryant) 等 著；龚奕利,贺莲 译 Randal E.Bryant 1981年于麻省理工学院获得计算机博士学位，1984年至今一直任教于卡内基-梅隆大学。现任卡内基-梅隆大学计算机科学学院院长、教授，同时还受邀任教于电子和计算机工程系。他从事本科生和研究生计算机系统方面课程的教学近40年。他和O’Hallaron教授一起在卡内基梅隆大学开设了15-213课程“计算机系统导论”，那便是本书的基础。他还是ACM院士、IEEE院士、美国国家工程院院士和美国人文与科学研究院院士。其研究成果被Intel、IBM、Fujitsu和Microsoft等主要计算机制造商使用，他还因研究获得过Semiconductor&nbs;等 前言本书（简称CS:APP）的主要读者是计算机科学家、计算机工程师，以及那些想通过学习计算机系统的内在运作而能够写出更好程序的人。
    我们的目的是解释所有计算机系统的本质概念，并向你展示这些概念是如何实实在在地影响应用程序的正确性、性能和实用性的。其他的系统类书籍都是从构建者的角度来写的，讲述如何实现硬件或系统软件，包括操作系统、编译器和网络接口。而本书是从程序员的角度来写的，讲述应用程序员如何能够利用系统知识来编写出更好的程序。当然，学习一个计算机系统应该做些什么，是学习如何构建一个计算机系统的很好的出发点，所以，对于希望继续学习系统软硬件实现的人来说，本书也是一本很有价值的介绍性读物。大多数系统书籍还倾向于重点关注系统的某一个方面，比如：硬件架构、操作系统、编译器或者网络。本书则以程序员的视角统一覆盖了上述所有方面的内容。
等

《代码的奥秘：从硬件到软件的思维跃迁》 本书并非一本直接介绍“深入理解计算机系统(原书第3版)”的书籍，而是旨在激发读者对计算机系统底层运作原理的好奇心，并引导他们构建起一个从抽象的软件指令到具体硬件实现的完整认知框架。通过对一系列核心概念的深入剖析，本书将带领读者穿越代码的层层迷雾，触及计算机跳动的脉搏，最终实现思维模式的深刻转变。 第一部分：二进制的语言与数据的本质 一切的数字世界，无论多么复杂，都建立在最基础的“0”和“1”之上。本书将从二进制表示法出发，揭示数字、字符、图像、声音乃至程序本身是如何被编码成一串串简单的电信号。我们将探讨不同数据类型的内部表示形式，理解整数、浮点数在内存中的存储方式，以及它们在计算机内部如何进行运算。 二进制与进制转换： 深入理解不同进制（十进制、二进制、十六进制）之间的转换原理，掌握如何在不同进制下进行数值的表示和计算。 数值表示： 探索无符号整数、有符号整数（原码、反码、补码）的表示方法，理解溢出的概念及其影响。 浮点数表示： 剖析IEEE 754浮点数标准，了解其精度限制、特殊值（NaN, Infinity）以及在运算中的潜在问题。 字符编码： 学习ASCII、Unicode等字符编码标准，理解文本如何在计算机中被存储和处理。 位运算： 掌握逻辑运算符（AND, OR, XOR, NOT）和移位运算符（左移, 右移）的使用，以及它们在数据处理和底层操作中的重要性。 第二部分：内存的层次与数据的流动 计算机的性能很大程度上取决于其内存系统的设计。本书将深入挖掘内存的层次结构，从距离CPU最近、速度最快的寄存器，到速度和容量兼顾的缓存（Cache），再到容量巨大但速度较慢的主内存（RAM），以及持久存储的硬盘。我们将理解数据在这些不同层次之间是如何被管理、移动和访问的，以及这种分层设计对程序性能的影响。 存储器的层次结构： 详细介绍寄存器、多级缓存（L1, L2, L3）、主内存（DRAM）和持久化存储（SSD, HDD）的特性、速度、容量和成本。 缓存的工作原理： 剖析缓存的命中与缺失，理解缓存替换策略（如LRU），以及如何通过优化程序访问模式来提高缓存命中率。 内存管理： 探讨虚拟内存的概念，理解页表、内存分页和分段机制，以及它们如何为程序提供独立的地址空间，同时提高内存利用率。 内存访问的延迟： 分析不同存储层次访问数据所需的时间差异，并说明这种延迟如何成为性能瓶颈。 数据局部性： 强调时间局部性和空间局部性原则，并指导读者如何编写具有良好数据局部性的代码，以充分利用缓存。 第三部分：指令的执行与程序的生命周期 我们编写的代码，最终会转化为计算机能够理解和执行的机器指令。本书将带领读者走进CPU的核心，理解指令集架构（ISA）的作用，以及CPU如何从内存中获取指令、解码指令、执行指令，并将结果写回内存。我们将探讨流水线技术、指令级并行等现代CPU优化技术，以及它们如何加速程序的执行。 指令集架构（ISA）： 介绍RISC与CISC指令集架构的区别，以及不同指令的格式和功能。 CPU的执行流程： 深入理解取指、解码、执行、访存、写回这五个基本流水线阶段，并探讨如何通过流水线技术提高指令吞吐量。 指令级并行（ILP）： 讲解乱序执行、指令重排等技术，以及CPU如何利用这些技术来隐藏延迟，同时执行多条指令。 分支预测： 探讨CPU如何预测分支的走向，以避免流水线停顿，提高执行效率。 函数调用与栈帧： 详解函数调用过程中的参数传递、局部变量分配、返回地址的保存等，理解栈帧在程序执行中的作用。 程序的加载与链接： 介绍程序从磁盘加载到内存，以及动态链接和静态链接的概念。 第四部分：操作系统作为程序与硬件之间的桥梁 操作系统是管理计算机硬件资源、为应用程序提供运行环境的关键软件。本书将揭示操作系统如何充当硬件与应用程序之间的“中间人”，管理进程、线程、内存、文件系统和I/O设备。我们将理解进程的创建、销毁与切换，线程的并发执行，以及操作系统如何调度CPU资源。 进程与线程： 区分进程和线程的概念，理解它们在资源拥有、创建开销和通信方式上的差异。 进程调度： 探讨不同的CPU调度算法（如FCFS, SJF, Round Robin, Priority Scheduling），以及它们如何影响系统的响应时间和吞吐量。 内存管理（OS视角）： 详细介绍操作系统的内存分配与回收策略，以及如何通过虚拟内存和分页技术实现多道程序设计。 文件系统： 了解文件系统的基本原理，包括目录结构、文件存储、inode以及文件 I/O 操作。 I/O设备管理： 探讨操作系统如何管理各种输入输出设备，以及中断和DMA（直接内存访问）在I/O过程中的作用。 系统调用： 理解应用程序如何通过系统调用向操作系统请求服务，以及系统调用的工作机制。 第五部分：程序性能的测量与优化 理解了计算机系统的底层原理，我们才能更有效地编写出高性能的程序。本书将引导读者掌握性能分析的工具和方法，识别性能瓶颈，并提供一系列通用的优化策略。我们将从硬件特性出发，思考如何优化代码结构，以充分发挥硬件的潜力。 性能测量工具： 介绍常用的性能分析工具（如gprof, perf），以及如何使用它们来识别程序的性能瓶颈。 代码优化技巧： 学习如何通过循环展开、函数内联、减少分支预测失败、优化内存访问模式等方式来提高代码执行效率。 并发与并行： 探讨多线程编程、多进程编程以及如何利用多核CPU实现并行计算。 数据结构与算法的性能考量： 重新审视经典数据结构和算法，从底层系统性能的角度分析它们的优劣。 性能的权衡： 理解在代码可读性、开发效率和执行性能之间的权衡，并做出明智的选择。 本书的价值 通过对以上各部分的系统学习，读者将获得以下提升： 深刻理解代码的执行过程： 不再将代码视为“黑箱”，而是能够想象其在CPU上一步步被执行的景象。 掌握性能优化的关键： 能够准确地找到程序的性能瓶颈，并采取有效的措施进行优化，编写出更高效的代码。 提升系统级的调试能力： 面对复杂的系统问题时，能够从更底层的角度进行分析和排查。 培养底层思维模式： 能够站在硬件和操作系统的角度思考软件设计，做出更优化的架构选择。 为深入学习打下坚实基础： 为进一步学习操作系统、编译原理、计算机网络、数据库系统等更高级的主题提供坚实的理论支撑。 本书旨在用通俗易懂的语言，辅以恰当的图示和示例，将复杂的技术概念化繁为简。它不是一本“速成”指南，而是一次思维的启蒙之旅，鼓励读者保持探索精神，在实践中不断加深对计算机系统运作原理的理解，最终实现从“会写代码”到“真正理解代码”的飞跃。

评分☆☆☆☆☆

我一直都在寻找一本能够真正让我“深入”理解计算机的书，而不是停留在表面。这本书无疑是我的不二之选。它不像市面上很多泛泛而谈的技术书籍，而是真正地从计算机系统的底层出发，层层剖析。书中的每一个知识点都讲得非常透彻，而且逻辑性极强，环环相扣。我印象最深刻的是关于并发和并行处理的部分，作者用非常形象的比喻和精妙的实例，解释了多线程、多进程以及它们之间如何协同工作，以及可能遇到的各种问题，比如死锁和竞态条件。这部分内容让我对现代多核处理器的工作原理有了全新的认识。同时，书中对网络通信的讲解也相当精彩，它从 TCP/IP 协议栈的各个层次入手，清晰地解释了数据是如何在网络上传输的。我之前总觉得网络编程是一门玄学，但读完这本书，我发现它原来是由一系列清晰的规则和机制构成的。这本书的写作风格非常严谨，同时也充满了启发性，它不仅教我“是什么”，更教我“为什么”。我常常在阅读过程中，思考作者是如何想到这些深入的分析角度的。

评分☆☆☆☆☆

说实话，一开始拿到这本书，我有点被它的厚度和内容的深度给吓到了。我一直认为自己对计算机已经有了一定的了解，但这本书彻底刷新了我的认知。它就像一位博学的老师，循循善诱地引导我进入计算机科学的殿堂。书中的内容涵盖了计算机系统的方方面面，从硬件架构到软件设计，从底层的汇编语言到高级的应用编程，几乎无所不包。我尤其被其中关于操作系统和编译器的章节所震撼。它详细解释了程序是如何从源代码一步步变成可执行文件的，以及操作系统是如何管理 CPU、内存和 I/O 设备的。这些内容以前我只是模糊地知道个大概，但这本书却给了我一个清晰、完整的图景。书中大量的图解和实际的例子，让那些枯燥的技术名词变得生动起来。我经常会在阅读的时候，停下来思考作者提出的问题，或者自己动手去验证书中的例子。这种主动学习的方式，让我对知识的掌握更加牢固。这本书的难度确实不低，需要投入大量的时间和精力去理解，但回报也是巨大的。它让我对计算机的理解上升到了一个新的层次，让我能够更自信地面对各种技术挑战。

评分☆☆☆☆☆

这本书绝对是计算机领域的一本里程碑式的著作。它以一种宏观的视角，系统地阐述了计算机系统的构成和运作原理。从比特和字节的本质，到操作系统如何管理硬件资源，再到网络通信的协议栈，每一个部分都得到了深入的剖析。我最欣赏的是作者在讲解过程中所展现的严谨性和对细节的关注。他能够将极其复杂的技术概念，通过精巧的设计和生动的比喻，转化为读者易于理解的语言。例如，书中对虚拟内存的讲解，让我彻底理解了程序是如何在有限的物理内存上运行，以及分页和分段等机制是如何实现的。这对于理解现代操作系统的内存管理至关重要。这本书的阅读过程，本身就是一种能力的训练。它要求读者具备一定的耐心和专注力，去理解那些抽象的概念，并将其与实际的应用相结合。我发现，通过阅读这本书，我不仅增长了计算机知识，更重要的是，我的逻辑思维能力和分析问题的能力得到了显著的提升。这本 书，绝对值得所有对计算机系统有深入了解需求的人阅读。

评分☆☆☆☆☆

这本书带给我的不仅仅是知识的积累，更是一种思维方式的重塑。它教会我如何跳出应用层的思维，去审视计算机系统的各个组成部分是如何相互协作的。从最初的数据存储，到程序的编译、链接、加载，再到最终的执行，每一个环节都充满了精妙的设计。我特别喜欢书中对存储器层次结构和缓存一致性机制的讲解，它让我明白为什么不同类型的存储器速度差异如此巨大，以及 CPU 如何通过缓存来弥补这种速度上的差距。这些细节虽然看似微小，但却直接影响着程序的性能。作者在讲解的过程中，并没有回避复杂的细节，而是以一种条分缕析的方式呈现出来，让读者能够理解背后的原理。读这本书的过程，就像是在解一道道复杂的数学题，每一步都需要严密的逻辑和清晰的推理。我发现，一旦理解了这些底层原理，很多之前难以理解的技术问题都会迎刃而解。这本书的价值在于它能够培养一种“探根究底”的学习习惯，让我不再满足于知其然，而是追求知其所以然。

评分☆☆☆☆☆

这本书是我近几年读过最让我感到充实的一本书了。当我第一次翻开它，就被它宏大的视角和严谨的论证所吸引。它不仅仅是一本技术手册，更像是一次对计算机底层运作机制的深度探索。书中的每一个章节都像一个精巧的齿轮，紧密地咬合在一起，带领读者一步步揭开计算机的神秘面纱。从数据在内存中的表示，到程序的执行流程，再到操作系统如何管理资源，每一个概念都得到了详尽的阐述，并且辅以大量的图示和代码示例，使得抽象的概念变得具体易懂。我尤其喜欢书中对底层细节的挖掘，例如指令集的实现、缓存的工作原理、虚拟内存的机制等等。这些内容虽然听起来可能有些枯燥，但一旦你深入其中，就会发现它们是理解整个计算机体系的基石。作者的写作风格非常独特，他能够用非常清晰易懂的语言解释复杂的技术问题，并且在讲解过程中充满了智慧和洞察力。每次阅读，我都能从中获得新的启发，发现之前被忽略的细节，对计算机的理解也随之加深。这本书的价值不仅仅在于它传授的知识，更在于它培养的思维方式。它教会我如何去思考问题，如何去分析问题，如何去解决问题。这对于任何一个想要在计算机领域有所建树的人来说，都是一笔宝贵的财富。

评分☆☆☆☆☆

物流很快

评分☆☆☆☆☆

多多不说了就是一课本。买的时候110，现在九十，?东商品价格浮动有点大

评分☆☆☆☆☆

还不错的书，看起来还阔以

评分☆☆☆☆☆

物流快，包装好，书全新。关于书本身，确实挺难啃。加油吧。

评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

应该是正品…印刷的没毛病，本来有了第二版了，还是冲着新架构买了第三版

评分☆☆☆☆☆

正版书籍，不错

评分☆☆☆☆☆

书很好，是正版，除了里面包装开了一点点之外都很满意！

评分☆☆☆☆☆

物流快，包装好，书全新。关于书本身，确实挺难啃。加油吧。