深入理解計算機係統

深入理解計算機係統 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

Randal E.Bryant
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齣版說明
關於第二次印刷的幾點說明
譯 序
關於術語的翻譯
在第二次印刷中一些重要術語的修訂
前 言
關於作者
第1章 計算機係統漫遊
1.1 信息就是位十上下文
1.2 程序被其他程序翻譯成不同的格式
1.3 瞭解編譯係統如何工作是大有益處的
1.4 處理器讀並解釋儲存在存儲器中的指令
1.5 高速緩存
1.6 形成層次結構的存儲設備
1.7 操作係統管理硬件
1.8 利用網絡係統和其他係統通信
1.9 下一步
1.10 小結
第1部分 程序結構和執行
第2章 信息的錶示和處理
.2.1 信息存儲
2.2 整數錶示
2.3 整數運算
2.4 浮點
2.5 小結
第3章 程序的機器級錶示
3.1 曆史觀點
3.2 程序編碼
3.3 數據格式
3.4 訪問信息
3.5 算術和邏輯操作
3.6 控製
3.7 過程
3.8 數組分配和訪問
3.9 異類的數據結構
3.10 對齊(alignment)
3.11 綜閤:理解指針
3.12 現實生活:使用gdb調試器
3.13 存儲器的越界引用和緩衝區溢齣
3.14 *浮點代碼
3.15 *在c程序中嵌入匯編代碼
3.16 小結
第4章 處理器體係結構
4.1 y86指令集體係結構
4.2 邏輯設計和硬件控製語言hcl
4.3 y86的順序(sequential)實現
4.4 流水綫的通用原理
4.5 y86的流水綫實現
4.6 小結
第5章 優化程序性能
5.1 優化編譯器的能力和局限性
5.2 錶示程序性能
5.3 程序示例
5.4 消除循環的低效率
5.5 減少過程調用
5.6 消除不必要的存儲器引用
5.7 理解現代處理器
5.8 降低循環開銷
5.9 轉換到指針代碼
5.10 提高並行性
5.11 綜閤:優化閤並(combing)代碼的效果小結
5.12 轉移預測和預測錯誤處罰
5.13 解存儲器性能
5.14 現實生活:性能提高技術
5.15 確認和消除性能瓶頸
5.16 小結
第6章 存儲器層次結構
6.1 存儲技術
6.2 局部性
6.3 存儲器層次結構
6.4 高速緩存存儲器
6.5 編寫高速緩存友好的代碼
6.6 綜閤:高速緩存對程序性能的影響
6.7 綜閤:利用程序中的局部性
6.8 小結
第2部分 在係統上運行程序
第7章 鏈接
7.1 編譯器驅動程序
7.2 靜態鏈接
7.3 標文件
7.4 可重定位目標文件
7.5 符號和符號錶
7.6 符號解析
7.7 重定位
7.8 可執行目標文件
7.9 加載可執行目標文件
7.10 動態鏈接共享庫
7.11 從應用程序中加載和鏈接共享庫
7.12 *與位置無關的代碼(pic)
7.13 處理目標文件的工具
7.14 小結
第8章 異常控製流
8.1 異常
8.2 進程
8.3 係統調用和錯誤處理
8.4 進程控製
8.5 信號
8.6 非本地跳轉
8.7 操作進程的工具
8.8 小結
第9章 測量程序執行時間
9.1 計算機係統上的時間流
9.2 通過間隔計數(interval counting)來測量時間
9.3 周期計數器
9.4 用周期計數器來測量程序執行時間
9.5 基於gettimeofday函數的測量
9.6 綜閤:一個實驗協議
9.7 展望未來
9.8 現實生活:k次最優測量方法
9.9 得到的經驗教訓
9.10 小結
第10章 虛擬存儲器
10.1 物理和虛擬尋址
10.2 地址空間
10.3 虛擬存儲器作為緩存的工具
10.4 虛擬存儲器作為存儲器管理的工具
10.5 虛擬存儲器作為存儲器保護的工具
10.6 地址翻譯
10.7 案例研究:pentium/linux存儲器係統,
10.8 存儲器映射
10.9 動態存儲器分配
10.10 垃圾收集
10.11 c程序中常見的與存儲器有關的錯誤
10.12 扼要重述一些有關虛擬存儲器的關鍵概念
10.13 小結
第3部分 程序間的交互和通信
第11章 係統級i/o
11.1 unix i/o
11.2 打開和關閉文件
11.3 讀和寫文件
11.4 用rio包進行健壯地讀和寫
11.5 讀取文件元數據
11.6 共享文件
11.7 i/o重定嚮
11.8 標準i/o
11.9 綜閤:我該使用哪些i/o函數?
11.10 小結
第12章 網絡編程
12.1 客戶端-服務器編程模型
12.2 網絡
12.3 全球ip因特網
12.4 套接字接口
12.5 web服務器
12.6 綜閤:tinyweb服務器
12.7 小結
第13章 並發編程
13.1 基於進程的並發編程
13.2 基於i/o多路復用的並發編程
13.3 基於綫程的並發編程
13.4 多綫程程序中的共享變量
13.5 用信號量同步綫程
13.6 綜閤:基於預綫程化的並發服務器
13.7 其他並發性問題
13.8 小結
附錄a 處理器控製邏輯的hcl描述
a.1 hcl參考手冊
a.2 seq
a.3 seq+
a.4 pipe
附錄b 錯誤處理
b.1 unix係統中的錯誤處理
b.2 錯誤處理封裝函數
b.3 csapp.h頭文件
b.4 csapp.c源文件
參考文獻
索 引
· · · · · · (收起)

具體描述

從程序員的視角,看計算機係統!

本書適用於那些想要寫齣更快、更可靠程序的程序員。通過掌握程序是如何映射到係統上,以及程序是如何執行的,讀者能夠更好的理解程序的行為為什麼是這樣的,以及效率低下是如何造成的。粗略來看,計算機係統包括處理器和存儲器硬件、編譯器、操作係統和網絡互連環境。而通過程序員的視角,讀者可以清晰地明白學習計算機係統的內部工作原理會對他們今後作為計算機科學研究者和工程師的工作有進一步的幫助。它還有助於為進一步學習計算機體係結構、操作係統、編譯器和網絡互連做好準備。

本書的主要論題包括:數據錶示、C程序的機器級錶示、處理器結構,程序優化、存儲器層次結構、鏈接、異常控製流、虛擬存儲器和存儲器管理、係統級I/O、網絡編程和並發編程。書中所覆蓋的內容主要是這些方麵是如何影響應用和係統程序員的。例如,在講述數據錶示時,本書說明瞭用來錶示數字的錶示方法是有限的,它能夠近似地錶示整數和實數,但是這種錶示方法是有限製的,程序員必須瞭解。在講述高速緩存時,本書討論瞭矩陣代碼中的循環變量的順序是如何影響程序的性能的。在討論網絡互連時,本書描述瞭並發服務器如何能有效地處理來自多個客戶端的請求。

本書基於Intel兼容(IA32)機器,在Unix或者相關的操作係統(例如,Linux)上執行C程序。雖然書中包括瞭一些幫助讀者將Java轉化成C的提示,但是還是要求讀者對C或者C++有一定的瞭解。

您可以通過本書的Web網站www.csapp.cs.cmu.edu獲得完整的資料,包括實驗和作業,授課筆記和代碼示例。

本書英文版久負盛名,被眾多專業人士稱為“最偉大的計算機教材”之一,著名的美國卡內基梅隆大學計算機科學係一直將本書作為教材使用,程序員眼中的透徹講述計算機係統的扛鼎之作。作者Randal E. Bryant是卡耐基梅隆大學的計算機科學係主任,ACM和IEEE雙院士(Fellow),其研究成果多次獲得ACM和IEEE頒發的大奬。

本書共分十三章,分彆介紹瞭信息的錶示和處理、程序的機器級錶示、處理器體係結構、存儲器層次結構、靜態和動態鏈接、虛擬存儲器、係統級I/O、網絡編程和並發編程等精彩內容。其目的是解釋計算機係統的所有本質概念,並嚮讀者展示這些概念是如何實際地影響應用程序的正確性、性能和實用性。與其他主要針對係統構造人員的係統類書籍不同,這本書是寫給程序員的,是從程序員的角度來描述的。本書為軟件和硬件之間搭起瞭一個橋梁,它給齣瞭一種幫助讀者分彆從硬件和軟件的角度去理解一個程序及其行為的途徑,這也填補瞭國內計算機係統教學中的一個空白。本書的最大優點是幫助讀者理解概念,讓讀者很清楚地在腦海中構造一個層次型的計算機係統,從最低層數據在內存中的錶示(如我們一直陌生的浮點數錶示),到流水綫指令的構成,到虛擬存儲器,到編譯係統,到動態加載庫,到最後的用戶應用。

本書提供瞭大量的例子和練習及部分答案。尤其值得一提的是,對於每一個基本概念都有相應的筆頭或程序試驗,加深讀者的理解。

用戶評價

評分

##沒有那麼多閑情逸緻再鑽研底層知識瞭,這本書圖書館藉瞭幾次,不過都沒有翻完1/10.不知是悲哀還是慶幸。

評分

##係統不僅僅隻是硬件。係統是互相交織的硬件和係統軟件的集閤體,它們必須共同協作以達到運行應用程序的最終目的。

評分

##《計算機科學概論》登堂,這本入室。曆史巨著一般地好看,但是習題不是那麼容易……

評分

##CMU的經典教材

評分

##作者是大牛來著 斷斷續續有看~ 但沒有很係統很深入很全麵滴看過……

評分

##沒有那麼多閑情逸緻再鑽研底層知識瞭,這本書圖書館藉瞭幾次,不過都沒有翻完1/10.不知是悲哀還是慶幸。

評分

##《計算機科學概論》登堂,這本入室。曆史巨著一般地好看,但是習題不是那麼容易……

評分

##沒有那麼多閑情逸緻再鑽研底層知識瞭,這本書圖書館藉瞭幾次,不過都沒有翻完1/10.不知是悲哀還是慶幸。

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