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出版者:文魁

作者:吳明哲／黃

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2005年05月30日

价格:NT$ 560

装帧:

isbn号码:9789861255491

丛书系列:

图书标签:

• C++
• C语言
• 编程入门
• 学习资料
• 教程
• 第二版
• 代码示例
• 实践
• 开发
• 计算机

好的，这是一份关于《深入理解计算机系统：原理、架构与实践》的图书简介。 --- 书名：深入理解计算机系统：原理、架构与实践 (第三版) 内容简介 在信息技术日新月异的今天，计算机系统作为支撑所有数字创新的基石，其底层运作机制对软件开发者、系统工程师乃至前沿研究人员都至关重要。本书《深入理解计算机系统：原理、架构与实践（第三版）》并非仅仅聚焦于某一门编程语言的语法或某个特定框架的使用，而是系统性地揭示了我们日常使用的计算机如何从硬件层面到软件层面协同工作的全景图。它旨在帮助读者建立一个全面、深刻的知识体系，理解程序在真实硬件上执行时的“一举一动”。 本书的结构设计旨在循序渐进地引导读者穿越从比特（Bit）到程序（Program）再到系统的复杂旅程。我们将从最基础的数字表示和逻辑门开始，逐步深入到处理器架构、内存层次结构、操作系统提供的抽象，直到网络通信和并发编程的挑战。 第一部分：从比特到字节——数据的表示与处理 本部分是理解后续所有复杂概念的基础。我们首先探讨了信息在计算机内部的编码方式。不再满足于对字符和整数的表层认知，我们将深入剖析带符号与无符号数的补码表示，理解浮点数（IEEE 754标准）如何在有限的精度内逼近无限的实数世界，以及它们在运算中可能引入的误差。 紧接着，我们将关注指令集架构（ISA）的视角。读者将学习汇编语言的基本语法，理解机器指令是如何将高级语言（如C语言）的表达式和控制流结构（如if/else、循环）翻译成处理器可以执行的底层操作。我们详细阐述了栈帧的组织，揭示了函数调用、参数传递和局部变量存储的内存布局，这是调试和理解程序崩溃现场的关键。 第二部分：处理器与内存——性能的基石 现代计算机的性能瓶颈往往不在于原始的计算速度，而在于数据如何在处理器和主存之间高效流动。本部分将对处理器架构进行透彻的解析。我们将探讨指令级并行（ILP）技术，包括数据通路、流水线技术（Pipeline），以及分支预测（Branch Prediction）机制如何努力掩盖指令执行的延迟。理解这些，才能真正明白为何优化循环结构或调整数据访问模式能带来数量级的性能提升。 性能优化的核心在于内存层次结构。我们详尽地分析了从寄存器（Register）到L1、L2、L3缓存，再到主存（DRAM）的整个体系。重点讲解了缓存映射、替换策略以及写回/写穿透等核心机制。读者将掌握局部性原理（Locality）——时间局部性和空间局部性——如何成为编写高效代码的黄金法则。此外，虚拟内存的概念被引入，它不仅仅是一种内存管理技术，更是操作系统与硬件协同工作，为每个进程提供独立地址空间的抽象基础。 第三部分：操作系统——抽象与隔离 操作系统是连接应用程序和硬件的桥梁。本书侧重于操作系统提供的核心抽象如何影响程序的行为。我们深入研究了进程和线程的概念，它们在内存空间、资源分配上的区别与联系。 对虚拟内存管理的深入探讨将揭示页表（Page Table）的结构，以及缺页中断（Page Fault）是如何被硬件和内核共同处理的。读者将理解内存保护是如何实现的，以及地址翻译过程的效率保证。同时，我们还会探讨I/O系统的设计，包括中断驱动和DMA（直接内存访问）如何实现高效的数据传输，从而避免CPU被低速的外设拖垮。 第四部分：并发与同步——并行世界的挑战 随着多核处理器的普及，编写正确的并发代码成为现代软件开发的刚需。本部分聚焦于并发编程的复杂性与解决方案。我们将剖析竞态条件（Race Condition）、死锁（Deadlock）和饥饿（Starvation）等经典问题。 本书提供了丰富的同步原语实例，如互斥锁（Mutex）、信号量（Semaphore）和条件变量（Condition Variable）的底层实现原理。我们不仅仅停留在API的使用层面，更会剖析这些同步机制是如何利用硬件提供的原子操作（如`Test-and-Set`或`Compare-and-Swap`）来保证线程安全和系统一致性的。对于现代高性能计算而言，理解内存一致性模型（Memory Consistency Model）和内存屏障（Memory Barrier）是编写高性能、无锁（Lock-Free）数据结构的先决条件。 第五部分：网络编程——分布式系统的基础 现代应用无一不依赖网络。本书最后一部分将计算机系统扩展到网络环境，聚焦于网络应用编程接口（Sockets API）。我们将遵循自顶向下的原则，从应用层协议（如HTTP）的交互模式，回溯到传输层（TCP/UDP）的可靠性保证和拥塞控制机制。 重点分析了TCP连接的建立与终止过程（三次握手与四次挥手），以及面向连接和无连接协议的适用场景。最后，本书会介绍I/O多路复用技术（如`select`, `poll`, `epoll`），这些技术是构建高并发网络服务器的基石，它们如何通过系统调用巧妙地管理成千上万的并发连接，是系统工程的精妙体现。 目标读者 本书适合于计算机科学、软件工程、电子工程等相关专业的本科生、研究生，以及希望深入理解底层原理、提升系统调试能力和优化代码性能的专业软件工程师。它要求读者具备C语言编程基础和离散数学的初步知识。 本书特色 实践导向： 理论讲解后紧跟大量的代码示例和小型实验，帮助读者在实际操作中验证抽象概念。 跨学科整合： 无缝连接硬件架构、操作系统理论、编译器优化和网络通信，构建完整的系统视图。 深度剖析： 对现代CPU流水线、缓存一致性、虚拟内存翻译等复杂机制进行清晰且细致的分解，化繁为简。 掌握本书内容，意味着你将不再只是一个“API使用者”，而是能理解程序如何在硅片上生根发芽，并有能力设计和构建更健壮、更高效的下一代计算系统的工程师。

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**评价五：** 我不得不提一下这本书在工具链和环境配置方面的处理。很多优秀的教材在讲解完理论后，往往会忽略掉“如何将理论付诸实践”这一环，导致读者在实际编译和运行代码时遇到各种环境配置的难题。这本书在这方面做得相当周到，它不仅提供了针对不同操作系统的编译指令示例，还讨论了如何有效地使用现代构建系统（如CMake）来管理大型项目。这对于我这种需要将学习成果应用到实际工作中的人来说，简直是雪中送炭。此外，书中还穿插了一些关于调试技巧和单元测试实践的介绍，这些内容虽然不是核心语法，但却是衡量一个优秀程序员的重要标准。作者将这些工程实践的细节融入到基础教学中，使得读者在学习语言本身的同时，也同步培养了良好的工程素养。可以说，这本书不仅仅教会了我C++的“是什么”，更教会了我C++的“怎么做”以及“为什么要这样做”。

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**评价一：** 拿到这本书的时候，我第一感觉是它的装帧设计非常简洁大气，封面设计并没有过多花哨的元素，反而给人一种沉稳、专业的印象。我本来还在担心里面的内容会不会过于理论化，毕竟很多编程书籍都会陷入那种枯燥的理论堆砌中，但翻开前几页后，我发现作者在讲解基础概念时，非常注重结合实际案例，这对我这种需要快速上手实践的读者来说简直太友好了。比如，在讲到指针和内存管理时，作者没有直接抛出复杂的定义，而是通过一些形象的比喻，让我对这些“老大难”的概念有了更直观的理解。而且，书中提供的代码示例都很精炼，注释也很到位，即便我遇到一些之前没接触过的新特性，也能很快通过阅读示例代码来摸清门道。这本书的排版也做得很好，逻辑层次清晰，不会让人在阅读过程中感到混乱，这点对于长时间阅读技术书籍来说非常重要。总的来说，这本书的结构安排和内容呈现方式，让我觉得它不仅仅是一本工具书，更像是一位经验丰富的导师在身边指导。

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**评价四：** 这本书的阅读体验可以说是一次“流畅的旅程”。通常阅读技术书籍都需要准备大量的草稿纸和咖啡，以便随时记录和思考，但这本书的叙述风格非常注重读者的感受。作者似乎深谙程序员的学习曲线，总能在关键转折点提供及时的回顾和总结。比如，在完成一个模块的学习后，作者会用一个小节来总结本章的核心概念及其相互关联，这极大地巩固了我的短期记忆。更棒的是，书中的练习题设计得非常巧妙，它们并非简单的代码填空，而是更倾向于考察对概念的理解和应用能力的开放式问题。我尝试着自己动手去解决这些挑战，很多时候能从中发现自己之前思维上的盲点。这种互动式的学习模式，让学习过程不再是单向的信息灌输，而是主动的探索和构建知识的过程。对于那些自学能力较强，但需要高质量学习材料的读者来说，这本书无疑是一个绝佳的选择。

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**评价三：** 坦白说，我一开始对这本书抱有很大的期待，因为市场上不乏声称自己是“最新”或“权威”的C++教材，但很多都只是对旧知识的简单重述。这本书给我的惊喜在于，它真正跟上了现代编程语言的发展步伐。书中对C++标准库（STL）的介绍非常详尽，特别是对并发编程和多线程部分的阐述，紧密结合了最新的标准，这一点非常重要，因为在当今的软件开发中，性能和并发处理是不可或缺的要素。我注意到作者在处理并发问题时，引用了大量的标准库工具，并且清晰地解释了它们之间的适用场景和潜在的陷阱，这对于我构建高性能服务起到了关键性的指导作用。而且，书中还涉及了一些性能优化的技巧，这些都是书本上很少深入讲解的“软知识”，能看出作者在实际工程实践中积累的深厚功底。读完相关章节，我感觉自己的代码质量和解决问题的思路都有了显著的提升。

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**评价二：** 我对这本书的评价是，它在深度和广度之间找到了一个非常微妙的平衡点。很多初级教程往往只停留在表面的语法介绍，而真正想深入理解C++底层机制的读者又会被过于晦涩的学术著作难倒。这本书却很巧妙地避开了这些问题。它在介绍完C++11、14的新特性后，并没有止步于此，而是深入探讨了现代C++的一些设计哲学和最佳实践。我尤其欣赏它在面向对象编程和泛型编程部分的处理方式。作者用了很多篇幅来解析模板的实现机制，这在很多同类书籍中是很难得的。而且，作者在讲解复杂特性时，总是能做到抽丝剥茧，逐步引导读者理解其背后的原理，而不是简单地给出“怎么用”的结论。这种由浅入深的讲解方式，极大地帮助我建立起了完整的知识体系。对于那些希望从“会写代码”提升到“写出高质量代码”的程序员来说，这本书的价值是毋庸置疑的。

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