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页数:148

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出版时间:2008-8

价格:17.00元

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isbn号码:9787561222713

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书籍简介：《计算机系统原理与实践：从硬件到软件的深度解析》 书籍定位与目标读者 《计算机系统原理与实践：从硬件到软件的深度解析》是一部旨在为读者构建完整、深入的计算机系统知识体系的专业技术著作。本书的核心目标是弥合理论学习与实际工程应用之间的鸿沟，让读者不仅理解计算机是如何工作的，更能掌握如何设计、分析和优化这些系统。 本书特别适合以下人群： 1. 计算机科学与技术、软件工程等相关专业的高年级本科生及研究生： 为深入学习操作系统、编译原理、计算机网络等高级课程打下坚实的硬件基础和系统底层认知。 2. 初级至中级软件工程师： 希望摆脱“只会写代码”的局限，理解程序在底层硬件上的执行细节，从而编写出更高效、更健壮的程序。 3. 系统架构师及技术爱好者： 寻求对现代计算机体系结构、存储层次、并行计算等前沿技术进行系统性回顾和深入理解的专业人士。 核心内容模块与结构深度 本书共分为六个逻辑递进的章节模块，力求全面覆盖从最底层的物理实现到上层软件交互的整个系统栈。 第一部分：数字逻辑与硬件基础 (The Silicon Foundation) 本部分追溯计算机的根源，从最基础的电子元件开始构建逻辑世界。 二进制世界与布尔代数： 详细阐述二进制的表示方法（补码、浮点数IEEE 754标准），以及逻辑门、组合逻辑电路（如加法器、多路选择器）和时序逻辑电路（如寄存器、计数器）的设计与分析。 指令集架构（ISA）的基石： 深入探讨精简指令集（RISC，以MIPS或RISC-V为例）和复杂指令集（CISC）的设计哲学与权衡。重点分析指令的编码、寻址模式以及如何通过汇编语言观察程序在处理器上的直接映射。 数据通路与控制单元： 详细剖析单周期和多周期数据通路的设计，为后续介绍流水线技术做好铺垫。着重讲解控制单元如何根据指令译码产生时序控制信号。 第二部分：处理器设计与性能优化 (The Engine Room) 本部分聚焦于现代CPU的核心技术，是理解程序执行速度的关键所在。 流水线技术： 深入解析指令流水线的工作原理、结构（取指、译码、执行、访存、写回）及其面临的挑战——数据冒险、控制冒险。系统介绍分支预测技术（静态与动态预测）及其对性能的影响。 存储器层次结构（Memory Hierarchy）： 详细讲解寄存器堆、SRAM（Cache）、DRAM（主存）和磁盘/固态硬盘之间的性能差异与相互关系。重点分析缓存的工作机制（直接映射、组相联、全相联）、替换策略（LRU、FIFO）以及写策略（直写、回写）。 虚拟内存系统： 从硬件角度解析内存管理单元（MMU）如何配合操作系统实现地址翻译。深入探讨页表结构、TLB（Translation Lookaside Buffer）的作用与性能影响。 第三部分：程序与编译 (Bridging Hardware and Software) 本部分侧重于高级语言代码如何转化为可执行的机器指令，以及链接和加载过程。 编译过程概览： 概述从源代码到可执行文件的完整路径，包括预处理、编译、汇编和链接。 目标代码与汇编实践： 选取主流架构（如x86-64或ARM）的汇编语言，结合C语言代码进行对照分析，展示函数调用约定（栈帧管理）、参数传递和局部变量的实际存储方式。 链接与加载： 深入解析静态链接器和动态链接器（如ELF/PE格式）的工作原理，解释重定位（Relocation）过程，以及运行时库（如libc）的加载机制。 第四部分：操作系统接口与并发 (The System Manager) 本部分将视角提升到操作系统层面，探讨系统资源的抽象与管理。 系统调用（System Calls）： 阐明用户模式到内核模式的切换机制，分析常见的系统调用（如`read`, `write`, `fork`, `execve`）的内部流程。 进程与线程管理： 比较进程和线程的异同，讲解上下文切换的开销与细节。重点分析进程状态转换图和调度算法（如优先级调度、轮转）。 并发控制与同步： 详细介绍多线程编程中的竞态条件问题，以及使用互斥锁（Mutex）、信号量（Semaphore）和条件变量（Condition Variable）进行同步的原理和陷阱。分析死锁的预防、检测与恢复策略。 第五部分：I/O系统与存储 (Interacting with the World) 本部分关注计算机如何高效地与外部设备进行数据交换。 I/O设备抽象： 介绍I/O设备的三种基本交互方式：轮询、中断驱动I/O和直接内存访问（DMA）。重点解析DMA控制器的工作流程及其对CPU负载的卸载作用。 文件系统结构： 从系统底层剖析文件系统的逻辑结构（如inode、数据块）和物理布局。讨论日志（Journaling）机制在保证数据一致性中的关键作用。 网络协议栈（基础）： 简要概述TCP/IP协议簇，重点关注Socket API作为用户程序与内核网络栈交互的接口，以及数据如何在不同层间封装与解封装。 第六部分：系统性能分析与调试工具 (Practical Engineering) 本部分提供实用的工程技能，帮助读者诊断和优化系统瓶颈。 性能度量： 介绍如何使用硬件性能计数器（如Intel PMC）获取精确的硬件事件数据。讲解指令周期（CPI）、指令数（IC）、时钟频率（Clock Rate）之间的关系。 调试与剖析工具： 详细指导如何使用GDB进行断点调试、内存检查和栈回溯。介绍Linux下的性能分析工具（如`perf`）在追踪系统调用延迟和缓存缺失率方面的应用。 优化实践案例： 通过具体的代码片段（如循环展开、函数内联、内存访问局部性优化）展示理论知识在实际代码优化中的落地效果。 本书特色 1. 软硬结合的闭环视角： 本书最大的特点在于贯穿始终的“系统视角”，确保读者理解一个软件操作（如一次内存分配）在硬件和操作系统层面引发的连锁反应。 2. 重实践与代码示例： 理论阐述后紧跟清晰的伪代码、真实汇编片段和C/C++代码示例，帮助读者在脑中构建“可视化”的系统模型。 3. 前沿技术的适度引入： 在讲解传统体系结构的同时，对现代多核架构、内存一致性模型（如缓存一致性协议MESI）以及RISC-V等新兴指令集保持关注，确保知识的时效性。 通过系统学习本书内容，读者将能从根本上掌握计算机系统的运行脉络，从而在软件开发、系统设计和性能调优等领域建立起坚实的理论和实践基础。

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坦白说，我拿到这本厚厚的“砖头”时，内心是有些许忐忑的，毕竟市面上同类产品多如牛毛，真正能做到兼顾广度与深度的凤毛麟角。我更看重的是它在模拟实战环境方面的表现力。很多模拟试卷读起来干巴巴的，仿佛是生硬地把各个知识点拼凑在一起，缺乏真实考试那种流畅的逻辑和场景代入感。这本书的听力材料尤其令我印象深刻，它不仅考察了对词句的准确捕捉，更注重对说话者意图、语篇结构的理解，语速和口音的选择也模拟得非常逼真，涵盖了多种英美发音的特点。阅读部分的选择题设计得尤为巧妙，干扰项设置得极具迷惑性，迫使你必须回归原文进行细致的语义分析，而不是仅仅依赖于做题技巧去“猜”答案。我特别喜欢它对长难句的解析，没有用过于复杂的术语去解释，而是用清晰的结构图或简化句来展示句子的核心逻辑，这种“化繁为简”的处理方式，极大地增强了我的阅读信心。做完一套完整的模拟测试后，那种疲惫感并非来自题目的无理取闹，而是真正高质量思考后的充实感，这是许多其他资料所无法比拟的。

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我是一位对学习资源要求近乎苛刻的“细节控”，任何排版上的疏忽或者内容上的瑕疵都难以逃过我的眼睛。我对这本书的整体评价，很大程度上建立在其附带的解析和订正体系上。通常的题集，答案解析往往只是简单地指出正确选项，然后用一两句语法规则带过，令人意犹未尽。然而，这本书的解析部分简直可以单独成册。对于每一道错题，它不仅详尽解释了为什么选项A是正确的，更重要的是，它会花笔墨分析其他B、C、D选项为何是错误的，这种“排除法”的深度解析，极大地加深了我对知识点的理解深度。特别是听力题的文本，它不仅提供了完整的文本，还对一些关键短语和俚语进行了标注和解释，真正做到了“听、读、记”一体化学习。另外，我注意到书中对某些易混淆知识点的区分，例如“affect”和“effect”在不同语境下的侧重，都有非常清晰的对比图表，这种细致入微的处理，避免了我在复习后期产生知识混淆的风险。

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这本书的封面设计得非常朴实，拿到手里感觉分量十足，沉甸甸的，一看就知道里面内容肯定很扎实。我主要关注的是它对于基础词汇和语法点的覆盖面。我之前在准备某些特定级别的考试时，总感觉市面上的资料要么太偏重于应试技巧，要么就是内容过于陈旧，无法跟上最新的考试趋势。然而，这本书在基础知识的梳理上做得非常到位，它不是简单地堆砌单词列表，而是通过精心设计的语境来展示词汇的用法和搭配，这对于我这种需要系统性提升的学生来说，无疑是极大的帮助。特别是那些常被忽略的细微语法差别，比如虚拟语气和各种从句的精确使用，书中都有深入浅出的讲解，配以大量的例句，让原本晦涩的规则变得清晰易懂。我花了大量时间在对比不同章节的难度递进关系上，发现编者确实遵循了循序渐进的学习规律，从基础巩固到高级应用，过渡自然流畅，没有出现学习上的断层感。这种对教材编写逻辑的严谨把控，让我对后续的学习内容充满了期待，感觉这不仅仅是一本题集，更像是一本精心策划的英语能力进阶指南。在细节处理上，无论是字体的大小、行间距的设置，还是排版的整体美观度，都体现了出版方对读者体验的重视。

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从学习体验的角度来看，这本书给我带来了一种久违的“被尊重感”。很多学习资料在设计之初，似乎就预设了学习者已经掌握了某种程度的“应试窍门”，从而省略了对学习过程中的心理建设和方法论引导。这本书则不然，它在导言部分就花了篇幅来讨论如何科学规划备考时间、如何调整应试心态，这对于那些容易被考试压力击垮的学习者来说，简直是及时雨。它倡导的不是题海战术，而是精研细磨，强调对错题的深度挖掘和对知识盲区的反复巩固。我个人在使用了大约三分之一的内容后，最显著的感受是考试焦虑感明显下降了。因为我清楚地知道，每一道我做错的题目，背后隐藏的知识点都已经得到了彻底的澄清和纠正。这种建立在扎实基础和清晰思路上的信心，是任何临时抱佛脚的技巧都无法比拟的。总而言之，这本书的价值在于它提供了一套完整、自洽且极具人情味的英语能力提升闭环，而不是仅仅贩卖一套试题而已。

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作为一名已经工作了一段时间、但仍需应对此类标准化英语测试的职场人士，我的需求点可能和应届生略有不同，我更注重效率和对复杂语境的掌握。这本书中关于写作和翻译部分的训练，恰恰击中了我的需求点。它的写作模板不是那种僵硬刻板的“万能句式”，而是提供了在不同议题下，如何构建有说服力的论点和逻辑链条的思路指导。更重要的是，它对评分标准（Rubric）的解读非常透彻，让我明白了考官到底在寻找什么样的语言表达和结构组织。翻译部分的练习，则着重于中英文化差异带来的表达转换难题，比如如何精准地处理成语、俗语以及特定领域的专业术语，而不是进行逐字逐句的直译。我发现自己以前在翻译时总会陷入“中式英语”的怪圈，而这本书提供的范译及其背后的解说，有效地帮助我跳出了思维定式，学会了用更地道的英语思维去重构信息。这种实用性的提升，远超出了单纯的应试范畴，对日常工作中的跨文化交流也颇有裨益。

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