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页数:342

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出版时间:2009-5

价格:35.00元

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isbn号码:9787111266303

丛书系列:

图书标签:

• C++
• 程序设计
• 教程
• 编程
• 入门
• 计算机
• 教材
• 学习
• 开发
• 算法
• 数据结构

编程基石：深入理解现代计算机体系结构 图书简介 本书旨在为读者构建一座坚实的桥梁，连接理论计算机科学的抽象概念与现代计算机硬件的实际运作机制。我们不探讨任何具体的编程语言（如C++、Java或Python）的语法、特性或编程范式，而是将焦点完全集中于支撑所有软件运行的物理和逻辑基础之上。 第一部分：信息与数字世界的基础 本部分从最基本的层面开始，探讨信息是如何被编码、存储和处理的。 二进制的奥秘与逻辑运算： 详细阐述了为什么现代计算机以二进制为基础，并深入讲解了布尔代数、逻辑门（与、或、非、异或）的物理实现及其在构建复杂电路中的核心作用。我们将分析组合逻辑电路和时序逻辑电路的基本设计原理，例如加法器、多路选择器和锁存器（Latch）的构建过程，但不会涉及任何高级算法设计或软件数据结构。 数据的表示： 涵盖了整数（有符号与无符号）、浮点数（IEEE 754标准）的精确二进制表示方法，以及它们在计算过程中可能引入的精度问题和溢出限制。此外，还会涉及字符编码标准（如ASCII、Unicode的早期演变）在内存中的存储布局，但完全不涉及特定语言中字符串类的使用或操作。 第二部分：处理器——计算的心脏 本部分是全书的核心，专注于中央处理器（CPU）的内部结构和指令集架构（ISA）。 指令集架构（ISA）的解析： 我们将研究精简指令集（RISC）和复杂指令集（CISC）的设计哲学差异，侧重于指令的格式、寻址模式（如直接寻址、间接寻址、寄存器寻址）的设计考量。本书将分析指令的生命周期——从指令的获取（Fetch）、解码（Decode）、执行（Execute）到写回（Write Back）的完整流水线流程，重点在于流水线如何通过并行处理提高吞吐量，以及数据冒险和控制冒险的处理机制。 核心组件详解： 深入剖析算术逻辑单元（ALU）的内部工作原理，如何实现基本的算术和逻辑运算。寄存器堆（Register File）的设计——它们是CPU中速度最快的存储单元，其数量和组织结构如何影响编译器的优化策略。我们将不讨论寄存器分配算法，而是专注于硬件层面的物理实现。 控制单元的设计： 讲解硬布线控制（Hardwired Control）和微程序控制（Microprogrammed Control）两种实现方式的优劣。这部分内容关注CPU如何生成精确的时序信号，以协调数据在各个组件间的流动，确保指令的正确执行顺序。 第三部分：存储层次结构与性能优化 现代计算的瓶颈往往不在于CPU的计算速度，而在于数据访问的速度。本部分系统地梳理了存储系统的组织结构。 内存的物理与逻辑视图： 详细阐述随机存取存储器（RAM）的动态（DRAM）和静态（SRAM）技术的物理差异、工作原理和成本权衡。我们将解析内存地址是如何从逻辑地址空间映射到物理地址空间的，重点是页表（Page Table）和转换后援缓冲器（TLB）在加速地址翻译中的关键作用，不涉及操作系统的内存管理接口。 缓存系统的艺术： 深入探讨多级缓存（L1, L2, L3）的设计哲学。我们将详细分析缓存的组织方式（直接映射、组相联、全相联），数据块（Cache Block）的粒度，以及替换策略（如LRU、FIFO）的硬件实现。缓存一致性问题（Cache Coherency）的产生背景和基本的同步协议（如MESI协议的原理介绍）将被深入探讨，旨在理解硬件如何维持多核环境下的数据一致性。 I/O系统与总线结构： 介绍I/O设备与CPU之间如何通信，包括中断机制、直接内存访问（DMA）的工作流程。对系统总线（如地址总线、数据总线、控制总线）的结构、仲裁机制以及总线带宽的限制因素进行细致的分析。 第四部分：并行处理与现代架构趋势 本部分展望了超越传统单核串行执行模型的计算范式。 多核与超线程： 解释多核处理器（CMP）的物理布局，以及超线程（SMT）技术如何在单个物理核心内模拟多个逻辑核心，及其对流水线资源共享的影响。 向量化处理与SIMD： 介绍单指令多数据（SIMD）扩展（如SSE、AVX的硬件特性）如何通过增加指令的并行度来加速数据密集型任务，专注于理解向量寄存器和打包数据操作的硬件支持。 GPU的计算模型简介： 简要介绍图形处理器（GPU）作为大规模并行加速器的设计理念——数以千计的简单核心如何协同工作处理高度并行的任务，及其与CPU在工作负载分配上的根本区别。 适用读者 本书适合计算机科学、电子工程、软件工程等相关专业的学生，以及希望深入理解软件性能瓶颈的资深开发人员。阅读本书需要具备基本的离散数学和电路学知识基础，但无需具备任何特定的高级编程语言背景。通过本书的学习，读者将能够从硅片层面理解软件的执行效率，从而在系统设计和底层优化中做出更明智的决策。

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我必须承认，我之前对 C++ 的印象是“难，学不会”。尤其是那些涉及到指针、内存管理之类的概念，每次看到都觉得头大。所以，当我拿到《C++程序设计教程》这本书时，心里其实是抱着一种“试试看，不行就放弃”的态度。但万万没想到，这本书彻底颠覆了我的认知！它在讲解这些“硬骨头”的时候，简直是教科书级别的耐心。它不是简单地给出定义和语法，而是通过大量的图示、类比，甚至是一些非常形象的比喻，来帮助我们理解那些抽象的概念。比如说，关于指针的部分，作者并没有直接抛出一堆内存地址，而是用“地址簿”、“指向”这样的概念来解释，让我一下子就抓住了核心。更让我惊喜的是，书中对于每个复杂概念的讲解，都会有一个或多个精心设计的练习题，这些练习题的难度梯度把握得非常好，从简单的巩固，到稍微有点挑战性的应用，让我能够循序渐进地掌握。最重要的是，这本书始终关注的是“如何让你学会”，而不是“有哪些知识点”。它会引导你思考，让你主动去发现问题，然后提供解决方案。这种以学习者为中心的编排方式，是我在其他 C++ 教材中很少见到的。

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作为一个拥有几年编程经验，但主要停留在脚本语言领域的开发者，《C++程序设计教程》这本书对我来说，更像是一次“内功心法”的修炼。我一直知道 C++ 的强大和高效，但总觉得它门槛太高，不愿意深入。这本书的出现，正好填补了我在这方面的知识空白。它并没有因为我的“非零基础”而跳过基础，而是从 C++ 的基本语法开始，深入到面向对象编程的核心思想。我尤其欣赏书中对于“类”和“对象”的讲解，它不是简单地罗列成员变量和成员函数，而是深入地剖析了封装、继承、多态这些面向对象设计原则的精髓，并结合实际的工程案例来展示如何利用这些特性来构建健壮、可维护的代码。书中的代码示例非常清晰，并且提供了详细的注释，让我能够理解每一行代码的意图。此外，书中对于 C++ 的内存管理和性能优化也有涉及，虽然我目前还没有深入研究，但这种“前瞻性”的知识点介绍，让我对 C++ 的强大有了更直观的感受。这本书让我明白，掌握 C++ 不仅仅是学习一门语言，更是学习一种严谨、高效的编程思维。

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我是一名在校大学生，正在学习计算机科学专业。在 C++ 的课程中，我们老师推荐了《C++程序设计教程》这本书作为辅助教材。老实说，刚开始拿到这本书的时候，我并没有抱太大的期望，以为又会是一本枯燥的理论堆砌。但是，阅读之后，我感到非常惊喜！这本书的行文风格非常流畅，语言生动活泼，一点也不像传统的教材那样死板。作者善于运用生活中的例子来解释抽象的编程概念，这使得学习过程变得轻松有趣。比如，在讲解循环结构时，作者会用“每天跑步打卡”的比喻，让我们很容易理解循环的含义。而且，书中提供的每一个例题，都非常贴合课堂上讲授的内容，并且在代码后面都附有详尽的解释，帮助我们理解代码的逻辑。我还发现，这本书的排版也很舒服，字号适中，段落清晰，图片和代码块的穿插也很合理，长时间阅读也不会感到疲劳。最重要的是，通过阅读这本书，我不仅仅是学会了 C++ 的语法，更重要的是，我对计算机底层的工作原理有了更深的理解，这对于我今后的学习非常有帮助。

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这本书真是让我眼前一亮！作为一名对编程充满好奇但又有些望而却步的新手，我一直纠结于从哪里开始 C++ 的学习之旅。市面上 C++ 的教材琳琅满目，很多都让我感到信息量过大，概念抽象，容易让人失去学习的动力。然而，《C++程序设计教程》这本书，则像一位循循善诱的良师益友，用一种非常亲切和易于理解的方式，将 C++ 这个看似复杂的语言一点点展现在我的面前。它不像某些教程那样上来就堆砌概念，而是从最基础的“Hello, World!”开始，一步一步引导读者去理解变量、数据类型、运算符这些基本功。而且，书中的例子都非常贴近实际，很多小练习都让我有机会立刻动手实践，加深对知识点的理解。我特别喜欢书中那种“先让你做，再告诉你为什么”的学习方式，这让我感觉自己不是在被动接受信息，而是在主动探索。每当遇到一个新概念，书中总会提供清晰的解释，然后紧接着一个恰到好处的示例，让我能够立刻看到这个概念是如何在代码中发挥作用的。这种学习过程让我觉得非常有成就感，也让我对继续深入学习 C++ 充满了信心。我已经迫不及待想看看接下来会学到什么更精彩的内容了！

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对于我这种已经有一定编程基础，但想要系统性地提升 C++ 能力的人来说，《C++程序设计教程》这本书简直是为我量身定做的。它没有那些“劝退”新手的大量篇幅，而是直击 C++ 的核心要点，并且能够深入浅出地进行讲解。我特别欣赏书中对于 STL（Standard Template Library）的介绍，这部分内容详细且实用，让我看到了 C++ 在实际开发中的强大效率。书中对各种容器、算法的讲解都非常到位，并且提供了丰富的应用场景示例，让我能够快速上手，并在我的项目中应用。此外，书中对于异常处理、文件操作等也进行了详细的阐述，这都是在实际开发中不可或缺的技能。我喜欢它那种“授人以渔”的教学方式，它不会直接告诉你答案，而是引导你思考，让你自己去发现解决方案。这对于提升我的独立解决问题的能力非常有帮助。这本书的逻辑结构也非常清晰，从基础到进阶，循序渐进，让我能够有条不紊地进行学习。我已经迫不及待地想将书中学到的知识应用到我的实际工作中了！

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