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店铺： 润知天下图书专营店

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111544937

商品编码：23874393707

 

书名：	深入理解计算机系统（原书第3版）
图书定价：	139元
图书作者：	（美）兰德尔?E.布莱恩特（Randal E.Bryant）等
出版社：	机械工业出版社
出版日期：	2017/11/1
ISBN号：	9787111544937
开本：	16开
页数：
版次：	1

作者简介

Randal E. Bryant 1973年于密歇根大学（University of Michigan）获得学士学位，随即就读于麻省理工学院（Massachusetts Institute of Technology）的研究生院，并在1981年获计算机博士学位。他在加州理工学院（California Institute of Technology）做了三年助教，从1984年至今一直是卡内基梅隆大学（Carnegie Mellon）的教师。他现在是计算机科学的大学教授（university professor）和计算机科学学院的院长。他同时还受邀于电子和计算机工程系。

内容简介

和第2版相比，本版内容上*的变化是，从以IA32和x86-64为基础转变为完全以x86-64为基础。主要更新如下： ? 基于x86-64，大量地重写代码，首次介绍对处理浮点数据的程序的机器级支持。 ? 处理器体系结构修改为支持64位字和操作的设计。 ? 引入更多的功能单元和更复杂的控制逻辑，使基于程序数据流表示的程序性能模型预测更加可靠。 ? 扩充关于用GOT和PLT创建与位置无关代码的讨论，描述了更加强大的链接技术（比如库打桩）。 ? 增加了对信号处理程序更细致的描述，包括异步信号安全的函数等。 ? 采用*函数，更新了与协议无关和线程安全的网络编程。

目录

出版者的话 中文版序一 中文版序二 译者序 前言 关于作者 *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 1.8 系统之间利用网络通信14 1.9 重要主题16 1.9.1 Amdahl定律16 1.9.2 并发和并行17 1.9.3 计算机系统中抽象的重要性19 1.10 小结20 参考文献说明20 练习题答案20 *一部分 程序结构和执行 第2章 信息的表示和处理22 2.1 信息存储24 2.1.1 十六进制表示法25 2.1.2 字数据大小27 2.1.3 寻址和字节顺序29 2.1.4 表示字符串34 2.1.5 表示代码34 2.1.6 布尔代数简介35 2.1.7 C语言中的位级运算37 2.1.8 C语言中的逻辑运算39 2.1.9 C语言中的移位运算40 2.2 整数表示41 2.2.1 整型数据类型42 2.2.2 无符号数的编码43 2.2.3 补码编码44 2.2.4 有符号数和无符号数之间的转换49 2.2.5 C语言中的有符号数与无符号数52 2.2.6 扩展一个数字的位表示54 2.2.7 截断数字56 2.2.8 关于有符号数与无符号数的建议58 2.3 整数运算60 2.3.1 无符号加法60 2.3.2 补码加法62 2.3.3 补码的非66 2.3.4 无符号乘法67 2.3.5 补码乘法67 2.3.6 乘以常数70 ................

编辑推荐

1.第二版销售突破100000册，第三版重磅上市！ 2.理解计算机系统*书目， 10余万程序员的共同选择 3.卡内基-梅隆、北京大学、清华大学、上海交通大学等国内外众多知名高校选用指定教材 4.从程序员视角全面剖析的实现细节，使读者深刻理解程序的行为，将所有计算机系统的相关知识融会贯通。 5.新版本全面基于X86-64位处理器 6.全新的阅读和学习体验：由国内名师录制章前导读，使读者可以了解各章的重点内容和知识关联，形成关于计算机系统的知识架构。并开设了本书的网络社区，读者可加入社区，获得本书相关学习资源，了解活动信息。

 

《代码的低语：硬件之上，软件之下的奥秘》 在这信息洪流奔涌、数字技术日新月异的时代，我们身边的每一个应用程序，从简单的文本编辑器到复杂的虚拟现实引擎，都仿佛是魔法的显现。然而，在这层层炫丽的界面之下，究竟隐藏着怎样的运作机制？我们使用的软件，又是如何与冰冷的硬件发生千丝万缕的联系，最终呈现出我们所见所感的一切？《代码的低语》将带领您深入这场数字炼金术的核心，揭示那些支撑起现代计算世界的基石。 本书并非一本简单的编程指南，也非一本枯燥的操作系统理论汇编。它更像是一次探险，一次穿越不同抽象层级的旅程，旨在让你领略计算机系统从微观到宏观的壮丽全景。我们将从最基础的逻辑门和晶体管出发，一步步向上攀升，理解它们如何组合成更复杂的电路，进而构成我们熟悉的处理器。你将看到，指令是如何被解码、执行，数据如何在内存中流动，以及为何速度和效率如此至关重要。 第一部分：计算的脉搏——硬件的语言 我们将从最底层开始，探寻计算机硬件的构成与工作原理。 晶体管的微观世界与逻辑门的宏观智慧： 了解构成一切数字电路的最基本单元——晶体管，以及它们如何通过组合形成能够执行逻辑运算的“门”。我们将探讨AND、OR、NOT、XOR等基本逻辑门的功能，并初步窥见它们如何构建出更复杂的计算单元。 数字逻辑的基石： 深入理解布尔代数在数字电路设计中的应用，学习如何使用逻辑门实现加法器、寄存器等基本组件，为理解CPU的工作原理打下坚实基础。 处理器架构的演进： 从早期的冯·诺依曼架构到现代多核处理器，我们将追溯CPU设计的演进历程。理解指令集架构（ISA）的重要性，以及它如何在软件和硬件之间架起桥梁。 内存层次结构： 缓存、主内存、辅助存储……我们将解析不同类型内存的速度、容量和成本差异，以及它们之间如何协同工作，以最高效的方式满足CPU的数据需求。理解内存访问延迟对程序性能的影响。 输入/输出（I/O）设备与总线： 键盘、显示器、硬盘等设备如何与CPU进行通信？总线的作用是什么？我们将探索I/O接口的设计以及数据如何在系统各个组件之间传输。 第二部分：指令的舞蹈——机器码的艺术 一旦硬件的基础被理解，我们便可以开始解读那些让机器“思考”的语言——机器码。 机器语言的本质： 揭示机器码的构成，理解指令、操作数、寻址方式等概念。你将明白，我们编写的“高级”语言最终是如何被翻译成这些简单而强大的二进制指令序列。 汇编语言的视角： 汇编语言是机器语言的符号化表示，它提供了更直观的方式来观察CPU如何执行指令。我们将学习基本的汇编指令，例如数据传输、算术运算、逻辑运算、跳转和调用，并通过实例来理解程序的执行流程。 编译与链接： 从源代码到可执行文件的蜕变过程是计算机系统中最核心的转换之一。我们将深入剖析编译器的作用，它如何解析源代码、进行语法和语义分析、生成中间代码，最终生成机器码。同时，也将探讨链接器如何将多个编译后的目标文件和库组合成一个完整的可执行程序。 程序的生命周期： 当我们双击一个程序图标时，究竟发生了什么？我们将追踪程序的加载、执行、以及最终退出内存的过程。理解操作系统如何管理进程，以及程序的运行时环境。 第三部分：数据的转换——信息在内存中的旅程 数据是程序运作的血液，理解数据在内存中的表示和处理方式至关重要。 数据表示： 整数、浮点数、字符……我们将探讨不同类型数据在计算机内部的二进制表示方法，包括原码、反码、补码，以及浮点数的IEEE 754标准。理解溢出和精度损失是如何产生的。 数据结构与内存布局： 数组、链表、结构体、类……这些抽象的数据结构在内存中是如何组织的？我们将分析不同数据结构在内存中的存储方式，以及它们对内存访问效率的影响。 指针的威力与陷阱： 指针是C/C++等语言中强大的工具，它允许我们直接操作内存地址。我们将深入理解指针的本质，学习如何安全有效地使用指针，并警惕由此可能引发的内存泄漏、野指针等问题。 字符串处理： 文本信息是如何在内存中表示和处理的？我们将探讨字符串的常见编码方式（ASCII, Unicode）以及在内存中的存储形式。 第四部分：程序的行为——函数调用与栈的奥秘 函数是构成复杂程序的基石，而栈则是支撑函数调用的关键机制。 函数调用的过程： 当一个函数被调用时，会发生一系列复杂的操作：参数传递、返回地址的保存、局部变量的分配。我们将详细剖析函数调用栈的运作原理。 栈帧（Stack Frame）的构成： 理解栈帧如何存储函数的参数、局部变量、返回地址以及其他必要的控制信息。 递归的实现： 递归函数如何通过函数调用栈实现自我调用？我们将通过经典的递归例子，如阶乘、斐波那契数列，来深入理解递归的原理和潜在的栈溢出风险。 作用域与生命周期： 局部变量和全局变量在内存中的存储位置和生命周期有何不同？我们将探讨它们与栈和堆的关联。 第五部分：动态的内存——堆的分配与管理 除了栈，堆是程序中另一块重要的内存区域，用于动态分配和管理内存。 动态内存分配： `malloc`、`calloc`、`realloc`、`free`（或C++中的`new`和`delete`）等函数的作用是什么？它们如何从堆中分配内存，又如何在不再需要时释放内存？ 内存碎片与内存泄漏： 堆管理不当可能导致内存碎片化，降低内存利用效率。而内存泄漏则会导致程序运行一段时间后消耗大量内存，甚至崩溃。我们将探讨这些问题产生的根源以及避免方法。 垃圾回收机制（初探）： 虽然本书不深入介绍操作系统层面的垃圾回收，但我们将触及一些高级语言中自动内存管理的思想，以及它与手动内存管理的区别。 第六部分：程序的优化——性能的追求 理解计算机系统的工作原理，最终是为了写出更高效、更可靠的程序。 性能瓶颈的定位： 如何识别程序中影响性能的关键部分？我们将介绍一些初步的性能分析方法。 代码优化技巧： 从内存访问模式优化到指令流水线利用，我们将探讨一些常见的代码优化技术，以及它们背后的原理。 数据局部性： 理解缓存的工作原理，并学习如何通过合理的数据结构和访问模式来提高数据局部性，从而提升程序性能。 算法与数据结构的权衡： 尽管本书不主讲算法，但我们将强调，选择合适的算法和数据结构是程序性能优化的重要前提。 第七部分：系统的运作——应用程序与操作系统的交互 程序并非孤立运行，它们与操作系统之间存在着紧密的协作。 进程与线程： 操作系统如何管理程序？进程和线程的概念是什么？它们之间有什么区别和联系？ 系统调用： 程序如何向操作系统请求服务，例如文件读写、网络通信？我们将理解系统调用的概念和工作机制。 虚拟内存的抽象： 操作系统如何为每个程序提供一个独立的、连续的地址空间？我们将初探虚拟内存的原理，以及它如何实现内存保护和程序隔离。 并发与并行： 理解多任务环境下，程序如何协同工作。初步认识多线程、多进程以及它们带来的挑战。 《代码的低语》旨在打破开发者与硬件之间的隔阂，让你从根本上理解程序的本质，洞悉软件运行的内在逻辑。无论你是初入编程殿堂的学子，还是寻求技术深度提升的资深工程师，本书都将为你打开一扇通往更深层次理解的大门。阅读本书，你将不再仅仅是代码的编写者，更能成为一名真正理解计算机系统运行规律的“数字炼金术士”。你将学会如何“听懂”代码在硬件上的低语，从而写出更优雅、更强大、更具生命力的程序。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，刚拿到这本书的时候，我对它的难度有所顾虑，毕竟“深入理解”这几个字就足以让不少人望而却步。然而，这本书的编写风格却出乎意料的引人入胜。它不是那种堆砌理论、枯燥乏味的教科书，而是更像是一位经验丰富的导师，耐心地引导你探索计算机系统的奥秘。它通过一个个精心设计的例子，将复杂的计算机概念娓娓道来，让我能够一边阅读，一边思考，甚至动手去验证。我印象最深刻的是关于“系统级 I/O”的部分，以往我只会简单地调用文件读写函数，但这本书让我明白了在底层，数据是如何在用户空间和内核空间之间传递，I/O请求是如何被操作系统处理，以及如何通过不同的I/O模型来提高效率。这种对细节的挖掘，让我对“如何高效地进行系统编程”有了全新的认识，也为我将来从事更底层的开发打下了坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

我是一个对计算机底层原理充满好奇的学习者，一直想找一本能够系统性地讲解计算机系统从硬件到软件全貌的书籍。这本书无疑是我的“宝藏”。它就像一个万花筒，将计算机世界的各个组成部分——从二进制的数字世界，到汇编指令的低语，再到操作系统的宏观调度——都展现得淋漓尽致。我之前对计算机的理解是碎片化的，比如知道有CPU、内存、硬盘，也知道有操作系统和应用程序，但它们之间是如何协同工作的，我就一知半解。这本书则像一条清晰的主线，将这些零散的知识点串联起来，形成了一个完整的知识体系。它不仅讲解了“是什么”，更深入地探讨了“为什么”，比如为什么需要存储器层次结构，为什么需要虚拟内存，为什么进程切换会带来开销。这种探究本质的精神，让我受益匪浅，也让我对未来的学习方向有了更明确的指引。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出现，彻底颠覆了我对“操作系统”这个概念的刻板印象。我一直以为操作系统就是给电脑提供一个界面，然后运行各种软件的“管家”而已。但这本书让我看到了操作系统背后那庞大而精密的运作体系。它详细地讲解了进程管理、内存管理、文件系统、并发控制等操作系统核心功能，并将其与底层的硬件原理紧密结合。让我惊喜的是，它并没有把操作系统描述成一个高不可攀的巨兽，而是通过清晰的逻辑和实例，展示了操作系统设计中的权衡与取舍，以及各种经典算法和数据结构的巧妙应用。比如，它讲解的虚拟内存机制，让我明白了为什么我的程序可以使用比物理内存更大的地址空间，以及页表、TLB等在其中扮演的角色。这本书让我对操作系统的复杂性和重要性有了深刻的认识，也激发了我进一步探索操作系统内部机制的兴趣。

评分☆☆☆☆☆

作为一名有一定编程基础但对底层原理知之甚少的开发者，我一直渴望能有一本书能帮助我构建起对计算机系统更全面的认知。这本书恰恰满足了我的需求，甚至远超我的预期。它并没有停留在“如何写代码”的层面，而是深入到“代码是如何被执行”以及“程序是如何与硬件交互”的本质。我曾花费了大量时间去优化性能瓶颈，但很多时候都是在“猜测”和“试错”，而这本书则为我提供了理论依据和实践指导。它详细讲解了数据表示、指令集架构、存储器层次结构、链接、进程、虚拟内存、I/O等核心概念，并且这些概念的讲解都非常严谨，同时又兼顾了可读性。我开始理解为什么某些代码写法会影响性能，为什么某些数据结构在特定场景下表现更好，为什么并发编程需要如此小心谨慎。这本书让我从一个“代码搬运工”进化成一个更具洞察力的开发者，对程序的运行机制有了更深的理解，从而能够写出更高效、更健壮的代码。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是打开了计算机世界的大门，虽然名字听起来有点硬核，但实际上它以一种非常友好的方式，循序渐进地带领我这个“小白”一步步揭开计算机的神秘面纱。我之前一直觉得计算机就是个“黑盒子”，按下电源键，输入命令，然后就能得到结果，至于中间发生了什么，完全是一片空白。但这本书不一样，它从最底层的硬件构架讲起，比如CPU是如何工作的，内存是如何存储数据的，再到操作系统如何管理这些资源，如何让无数的程序井然有序地运行，每一个概念都讲得清晰透彻，而且配合大量的图示和生动的比喻，让那些抽象的概念变得触手可及。我尤其喜欢它讲解程序编译和链接的部分，过去我只知道写完代码要“运行”，但现在我理解了代码是如何从人类可读的文本变成机器可执行的指令，中间经历了哪些精妙的转换。这本书让我不再对计算机产生畏惧，反而充满了探索的乐趣。