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圖書標籤:

• 計算機係統
• 操作係統
• 編譯原理
• 程序設計
• 底層原理
• CSAPP
• 深入理解計算機係統
• 計算機體係結構
• 係統編程
• 應用教程

店鋪： 潤知天下圖書專營店

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111544937

商品編碼：23874393707

 

書名：	深入理解計算機係統（原書第3版）
圖書定價：	139元
圖書作者：	（美）蘭德爾?E.布萊恩特（Randal E.Bryant）等
齣版社：	機械工業齣版社
齣版日期：	2017/11/1
ISBN號：	9787111544937
開本：	16開
頁數：
版次：	1

作者簡介

Randal E. Bryant 1973年於密歇根大學（University of Michigan）獲得學士學位，隨即就讀於麻省理工學院（Massachusetts Institute of Technology）的研究生院，並在1981年獲計算機博士學位。他在加州理工學院（California Institute of Technology）做瞭三年助教，從1984年至今一直是卡內基梅隆大學（Carnegie Mellon）的教師。他現在是計算機科學的大學教授（university professor）和計算機科學學院的院長。他同時還受邀於電子和計算機工程係。

內容簡介

和第2版相比，本版內容上*的變化是，從以IA32和x86-64為基礎轉變為完全以x86-64為基礎。主要更新如下： ? 基於x86-64，大量地重寫代碼，首次介紹對處理浮點數據的程序的機器級支持。 ? 處理器體係結構修改為支持64位字和操作的設計。 ? 引入更多的功能單元和更復雜的控製邏輯，使基於程序數據流錶示的程序性能模型預測更加可靠。 ? 擴充關於用GOT和PLT創建與位置無關代碼的討論，描述瞭更加強大的鏈接技術（比如庫打樁）。 ? 增加瞭對信號處理程序更細緻的描述，包括異步信號安全的函數等。 ? 采用*函數，更新瞭與協議無關和綫程安全的網絡編程。

目錄

齣版者的話 中文版序一 中文版序二 譯者序 前言 關於作者 *1章 計算機係統漫遊1 1.1 信息就是位 上下文1 1.2 程序被其他程序翻譯成不同的格式3 1.3 瞭解編譯係統如何工作是大有益處的4 1.4 處理器讀並解釋儲存在內存中的指令5 1.4.1 係統的硬件組成5 1.4.2 運行hello程序7 1.5 高速緩存至關重要9 1.6 存儲設備形成層次結構9 1.7 操作係統管理硬件10 1.7.1 進程11 1.7.2 綫程12 1.7.3 虛擬內存12 1.7.4 文件14 1.8 係統之間利用網絡通信14 1.9 重要主題16 1.9.1 Amdahl定律16 1.9.2 並發和並行17 1.9.3 計算機係統中抽象的重要性19 1.10 小結20 參考文獻說明20 練習題答案20 *一部分 程序結構和執行 第2章 信息的錶示和處理22 2.1 信息存儲24 2.1.1 十六進製錶示法25 2.1.2 字數據大小27 2.1.3 尋址和字節順序29 2.1.4 錶示字符串34 2.1.5 錶示代碼34 2.1.6 布爾代數簡介35 2.1.7 C語言中的位級運算37 2.1.8 C語言中的邏輯運算39 2.1.9 C語言中的移位運算40 2.2 整數錶示41 2.2.1 整型數據類型42 2.2.2 無符號數的編碼43 2.2.3 補碼編碼44 2.2.4 有符號數和無符號數之間的轉換49 2.2.5 C語言中的有符號數與無符號數52 2.2.6 擴展一個數字的位錶示54 2.2.7 截斷數字56 2.2.8 關於有符號數與無符號數的建議58 2.3 整數運算60 2.3.1 無符號加法60 2.3.2 補碼加法62 2.3.3 補碼的非66 2.3.4 無符號乘法67 2.3.5 補碼乘法67 2.3.6 乘以常數70 ................

編輯推薦

1.第二版銷售突破100000冊，第三版重磅上市！ 2.理解計算機係統*書目， 10餘萬程序員的共同選擇 3.卡內基-梅隆、北京大學、清華大學、上海交通大學等國內外眾多知名高校選用指定教材 4.從程序員視角全麵剖析的實現細節，使讀者深刻理解程序的行為，將所有計算機係統的相關知識融會貫通。 5.新版本全麵基於X86-64位處理器 6.全新的閱讀和學習體驗：由國內名師錄製章前導讀，使讀者可以瞭解各章的重點內容和知識關聯，形成關於計算機係統的知識架構。並開設瞭本書的網絡社區，讀者可加入社區，獲得本書相關學習資源，瞭解活動信息。

 

《代碼的低語：硬件之上，軟件之下的奧秘》 在這信息洪流奔湧、數字技術日新月異的時代，我們身邊的每一個應用程序，從簡單的文本編輯器到復雜的虛擬現實引擎，都仿佛是魔法的顯現。然而，在這層層炫麗的界麵之下，究竟隱藏著怎樣的運作機製？我們使用的軟件，又是如何與冰冷的硬件發生韆絲萬縷的聯係，最終呈現齣我們所見所感的一切？《代碼的低語》將帶領您深入這場數字煉金術的核心，揭示那些支撐起現代計算世界的基石。 本書並非一本簡單的編程指南，也非一本枯燥的操作係統理論匯編。它更像是一次探險，一次穿越不同抽象層級的旅程，旨在讓你領略計算機係統從微觀到宏觀的壯麗全景。我們將從最基礎的邏輯門和晶體管齣發，一步步嚮上攀升，理解它們如何組閤成更復雜的電路，進而構成我們熟悉的處理器。你將看到，指令是如何被解碼、執行，數據如何在內存中流動，以及為何速度和效率如此至關重要。 第一部分：計算的脈搏——硬件的語言 我們將從最底層開始，探尋計算機硬件的構成與工作原理。 晶體管的微觀世界與邏輯門的宏觀智慧： 瞭解構成一切數字電路的最基本單元——晶體管，以及它們如何通過組閤形成能夠執行邏輯運算的“門”。我們將探討AND、OR、NOT、XOR等基本邏輯門的功能，並初步窺見它們如何構建齣更復雜的計算單元。 數字邏輯的基石： 深入理解布爾代數在數字電路設計中的應用，學習如何使用邏輯門實現加法器、寄存器等基本組件，為理解CPU的工作原理打下堅實基礎。 處理器架構的演進： 從早期的馮·諾依曼架構到現代多核處理器，我們將追溯CPU設計的演進曆程。理解指令集架構（ISA）的重要性，以及它如何在軟件和硬件之間架起橋梁。 內存層次結構： 緩存、主內存、輔助存儲……我們將解析不同類型內存的速度、容量和成本差異，以及它們之間如何協同工作，以最高效的方式滿足CPU的數據需求。理解內存訪問延遲對程序性能的影響。 輸入/輸齣（I/O）設備與總綫： 鍵盤、顯示器、硬盤等設備如何與CPU進行通信？總綫的作用是什麼？我們將探索I/O接口的設計以及數據如何在係統各個組件之間傳輸。 第二部分：指令的舞蹈——機器碼的藝術 一旦硬件的基礎被理解，我們便可以開始解讀那些讓機器“思考”的語言——機器碼。 機器語言的本質： 揭示機器碼的構成，理解指令、操作數、尋址方式等概念。你將明白，我們編寫的“高級”語言最終是如何被翻譯成這些簡單而強大的二進製指令序列。 匯編語言的視角： 匯編語言是機器語言的符號化錶示，它提供瞭更直觀的方式來觀察CPU如何執行指令。我們將學習基本的匯編指令，例如數據傳輸、算術運算、邏輯運算、跳轉和調用，並通過實例來理解程序的執行流程。 編譯與鏈接： 從源代碼到可執行文件的蛻變過程是計算機係統中最核心的轉換之一。我們將深入剖析編譯器的作用，它如何解析源代碼、進行語法和語義分析、生成中間代碼，最終生成機器碼。同時，也將探討鏈接器如何將多個編譯後的目標文件和庫組閤成一個完整的可執行程序。 程序的生命周期： 當我們雙擊一個程序圖標時，究竟發生瞭什麼？我們將追蹤程序的加載、執行、以及最終退齣內存的過程。理解操作係統如何管理進程，以及程序的運行時環境。 第三部分：數據的轉換——信息在內存中的旅程 數據是程序運作的血液，理解數據在內存中的錶示和處理方式至關重要。 數據錶示： 整數、浮點數、字符……我們將探討不同類型數據在計算機內部的二進製錶示方法，包括原碼、反碼、補碼，以及浮點數的IEEE 754標準。理解溢齣和精度損失是如何産生的。 數據結構與內存布局： 數組、鏈錶、結構體、類……這些抽象的數據結構在內存中是如何組織的？我們將分析不同數據結構在內存中的存儲方式，以及它們對內存訪問效率的影響。 指針的威力與陷阱： 指針是C/C++等語言中強大的工具，它允許我們直接操作內存地址。我們將深入理解指針的本質，學習如何安全有效地使用指針，並警惕由此可能引發的內存泄漏、野指針等問題。 字符串處理： 文本信息是如何在內存中錶示和處理的？我們將探討字符串的常見編碼方式（ASCII, Unicode）以及在內存中的存儲形式。 第四部分：程序的行為——函數調用與棧的奧秘 函數是構成復雜程序的基石，而棧則是支撐函數調用的關鍵機製。 函數調用的過程： 當一個函數被調用時，會發生一係列復雜的操作：參數傳遞、返迴地址的保存、局部變量的分配。我們將詳細剖析函數調用棧的運作原理。 棧幀（Stack Frame）的構成： 理解棧幀如何存儲函數的參數、局部變量、返迴地址以及其他必要的控製信息。 遞歸的實現： 遞歸函數如何通過函數調用棧實現自我調用？我們將通過經典的遞歸例子，如階乘、斐波那契數列，來深入理解遞歸的原理和潛在的棧溢齣風險。 作用域與生命周期： 局部變量和全局變量在內存中的存儲位置和生命周期有何不同？我們將探討它們與棧和堆的關聯。 第五部分：動態的內存——堆的分配與管理 除瞭棧，堆是程序中另一塊重要的內存區域，用於動態分配和管理內存。 動態內存分配： `malloc`、`calloc`、`realloc`、`free`（或C++中的`new`和`delete`）等函數的作用是什麼？它們如何從堆中分配內存，又如何在不再需要時釋放內存？ 內存碎片與內存泄漏： 堆管理不當可能導緻內存碎片化，降低內存利用效率。而內存泄漏則會導緻程序運行一段時間後消耗大量內存，甚至崩潰。我們將探討這些問題産生的根源以及避免方法。 垃圾迴收機製（初探）： 雖然本書不深入介紹操作係統層麵的垃圾迴收，但我們將觸及一些高級語言中自動內存管理的思想，以及它與手動內存管理的區彆。 第六部分：程序的優化——性能的追求 理解計算機係統的工作原理，最終是為瞭寫齣更高效、更可靠的程序。 性能瓶頸的定位： 如何識彆程序中影響性能的關鍵部分？我們將介紹一些初步的性能分析方法。 代碼優化技巧： 從內存訪問模式優化到指令流水綫利用，我們將探討一些常見的代碼優化技術，以及它們背後的原理。 數據局部性： 理解緩存的工作原理，並學習如何通過閤理的數據結構和訪問模式來提高數據局部性，從而提升程序性能。 算法與數據結構的權衡： 盡管本書不主講算法，但我們將強調，選擇閤適的算法和數據結構是程序性能優化的重要前提。 第七部分：係統的運作——應用程序與操作係統的交互 程序並非孤立運行，它們與操作係統之間存在著緊密的協作。 進程與綫程： 操作係統如何管理程序？進程和綫程的概念是什麼？它們之間有什麼區彆和聯係？ 係統調用： 程序如何嚮操作係統請求服務，例如文件讀寫、網絡通信？我們將理解係統調用的概念和工作機製。 虛擬內存的抽象： 操作係統如何為每個程序提供一個獨立的、連續的地址空間？我們將初探虛擬內存的原理，以及它如何實現內存保護和程序隔離。 並發與並行： 理解多任務環境下，程序如何協同工作。初步認識多綫程、多進程以及它們帶來的挑戰。 《代碼的低語》旨在打破開發者與硬件之間的隔閡，讓你從根本上理解程序的本質，洞悉軟件運行的內在邏輯。無論你是初入編程殿堂的學子，還是尋求技術深度提升的資深工程師，本書都將為你打開一扇通往更深層次理解的大門。閱讀本書，你將不再僅僅是代碼的編寫者，更能成為一名真正理解計算機係統運行規律的“數字煉金術士”。你將學會如何“聽懂”代碼在硬件上的低語，從而寫齣更優雅、更強大、更具生命力的程序。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣現，徹底顛覆瞭我對“操作係統”這個概念的刻闆印象。我一直以為操作係統就是給電腦提供一個界麵，然後運行各種軟件的“管傢”而已。但這本書讓我看到瞭操作係統背後那龐大而精密的運作體係。它詳細地講解瞭進程管理、內存管理、文件係統、並發控製等操作係統核心功能，並將其與底層的硬件原理緊密結閤。讓我驚喜的是，它並沒有把操作係統描述成一個高不可攀的巨獸，而是通過清晰的邏輯和實例，展示瞭操作係統設計中的權衡與取捨，以及各種經典算法和數據結構的巧妙應用。比如，它講解的虛擬內存機製，讓我明白瞭為什麼我的程序可以使用比物理內存更大的地址空間，以及頁錶、TLB等在其中扮演的角色。這本書讓我對操作係統的復雜性和重要性有瞭深刻的認識，也激發瞭我進一步探索操作係統內部機製的興趣。

評分☆☆☆☆☆

我是一個對計算機底層原理充滿好奇的學習者，一直想找一本能夠係統性地講解計算機係統從硬件到軟件全貌的書籍。這本書無疑是我的“寶藏”。它就像一個萬花筒，將計算機世界的各個組成部分——從二進製的數字世界，到匯編指令的低語，再到操作係統的宏觀調度——都展現得淋灕盡緻。我之前對計算機的理解是碎片化的，比如知道有CPU、內存、硬盤，也知道有操作係統和應用程序，但它們之間是如何協同工作的，我就一知半解。這本書則像一條清晰的主綫，將這些零散的知識點串聯起來，形成瞭一個完整的知識體係。它不僅講解瞭“是什麼”，更深入地探討瞭“為什麼”，比如為什麼需要存儲器層次結構，為什麼需要虛擬內存，為什麼進程切換會帶來開銷。這種探究本質的精神，讓我受益匪淺，也讓我對未來的學習方嚮有瞭更明確的指引。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，剛拿到這本書的時候，我對它的難度有所顧慮，畢竟“深入理解”這幾個字就足以讓不少人望而卻步。然而，這本書的編寫風格卻齣乎意料的引人入勝。它不是那種堆砌理論、枯燥乏味的教科書，而是更像是一位經驗豐富的導師，耐心地引導你探索計算機係統的奧秘。它通過一個個精心設計的例子，將復雜的計算機概念娓娓道來，讓我能夠一邊閱讀，一邊思考，甚至動手去驗證。我印象最深刻的是關於“係統級 I/O”的部分，以往我隻會簡單地調用文件讀寫函數，但這本書讓我明白瞭在底層，數據是如何在用戶空間和內核空間之間傳遞，I/O請求是如何被操作係統處理，以及如何通過不同的I/O模型來提高效率。這種對細節的挖掘，讓我對“如何高效地進行係統編程”有瞭全新的認識，也為我將來從事更底層的開發打下瞭堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直是打開瞭計算機世界的大門，雖然名字聽起來有點硬核，但實際上它以一種非常友好的方式，循序漸進地帶領我這個“小白”一步步揭開計算機的神秘麵紗。我之前一直覺得計算機就是個“黑盒子”，按下電源鍵，輸入命令，然後就能得到結果，至於中間發生瞭什麼，完全是一片空白。但這本書不一樣，它從最底層的硬件構架講起，比如CPU是如何工作的，內存是如何存儲數據的，再到操作係統如何管理這些資源，如何讓無數的程序井然有序地運行，每一個概念都講得清晰透徹，而且配閤大量的圖示和生動的比喻，讓那些抽象的概念變得觸手可及。我尤其喜歡它講解程序編譯和鏈接的部分，過去我隻知道寫完代碼要“運行”，但現在我理解瞭代碼是如何從人類可讀的文本變成機器可執行的指令，中間經曆瞭哪些精妙的轉換。這本書讓我不再對計算機産生畏懼，反而充滿瞭探索的樂趣。

評分☆☆☆☆☆

作為一名有一定編程基礎但對底層原理知之甚少的開發者，我一直渴望能有一本書能幫助我構建起對計算機係統更全麵的認知。這本書恰恰滿足瞭我的需求，甚至遠超我的預期。它並沒有停留在“如何寫代碼”的層麵，而是深入到“代碼是如何被執行”以及“程序是如何與硬件交互”的本質。我曾花費瞭大量時間去優化性能瓶頸，但很多時候都是在“猜測”和“試錯”，而這本書則為我提供瞭理論依據和實踐指導。它詳細講解瞭數據錶示、指令集架構、存儲器層次結構、鏈接、進程、虛擬內存、I/O等核心概念，並且這些概念的講解都非常嚴謹，同時又兼顧瞭可讀性。我開始理解為什麼某些代碼寫法會影響性能，為什麼某些數據結構在特定場景下錶現更好，為什麼並發編程需要如此小心謹慎。這本書讓我從一個“代碼搬運工”進化成一個更具洞察力的開發者，對程序的運行機製有瞭更深的理解，從而能夠寫齣更高效、更健壯的代碼。