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出版者:Prentice Hall

作者:Ralph Griswold

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1983-02

价格:USD 18.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9780134497778

丛书系列:

图书标签:

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• Prentice-Hall
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• 计算机科学
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• 算法
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• 符号计算
• 语言设计

好的，这是一本关于现代软件开发的参考书的简介，侧重于系统级编程、性能优化以及复杂应用架构的构建，与您提到的那本特定书籍的主题完全不同。 《高性能系统设计与现代编译技术前沿》 作者： [虚构作者姓名，例如：亚历山大·维克多、陈宇] 出版社： [虚构出版社名称，例如：尖峰科技出版社] 页数： 约 950 页 内容简介： 在当今数据驱动和实时计算的时代，软件的性能瓶颈正日益从硬件限制转向算法效率和底层系统交互。本书《高性能系统设计与现代编译技术前沿》是一本面向资深软件工程师、系统架构师及计算机科学研究人员的深度技术专著。它全面剖析了构建下一代高性能、高可靠性软件系统的核心理论与实践方法，特别聚焦于编译器优化、内存模型、并行计算范式以及跨平台二进制兼容性等前沿领域。 本书的结构设计旨在搭建一座从高级语言特性到机器码执行效率之间的桥梁。我们不满足于仅停留在抽象层面对“代码可读性”的探讨，而是深入挖掘源代码如何被转化为高效的机器指令，以及操作系统和硬件架构如何影响这些指令的最终表现。 第一部分：现代编译器原理与中间表示层优化 本部分是全书的理论基石。我们首先回顾了经典编译器的结构，随后迅速转向现代编译器的复杂性，特别是LLVM（Low-Level Virtual Machine）基础设施的应用。 章节要点包括： SSA（Static Single Assignment）形式的深入解析： 探讨如何利用SSA简化数据流分析，并为后续的机器无关优化（Machine-Independent Optimization）奠定基础。重点分析了SSA如何高效处理控制流的合并与分解，及其对向量化和循环展开策略的影响。 指令选择与调度： 详尽介绍了目标机器无关的指令选择算法，并详细讨论了指令调度如何利用乱序执行（Out-of-Order Execution）处理器流水线的特性，以最小化停顿周期（Stall Cycles）。我们提供了针对特定RISC-V和x86-64架构的调度策略案例研究。 逃逸分析与内存分配优化： 深入探讨了栈分配（Stack Allocation）与堆分配（Heap Allocation）的边界。通过复杂的逃逸分析算法，我们展示了如何安全地将对象提升到栈上，从而显著减少垃圾回收（GC）或手动内存管理带来的开销，特别是对于长生命周期的引用。 链接时优化（LTO）与跨模块分析： LTO已成为现代高性能软件不可或缺的一环。本书详细阐述了LTO如何突破传统编译器的模块边界限制，实现全局寄存器分配、内联（Inlining）和死代码消除（Dead Code Elimination）的终极优化。我们分析了模块化二进制格式（如DWARF和Debug Info）如何支持这种深层联编分析。 第二部分：内存层次结构与数据布局工程 现代CPU性能的瓶颈大多集中在内存延迟上。本部分将理论与实践紧密结合，教授读者如何“编程”以适应缓存的工作方式。 章节要点包括： 缓存一致性协议与内存屏障： 对MESI、MOESI等缓存一致性协议进行了详尽的阐述，并结合C++内存模型（C++ Memory Model）的`std::memory_order`，展示了如何在多核环境中正确地使用内存屏障（Fences）来同步共享数据，避免数据竞争（Data Races）和指令重排（Reordering）。 数据结构的空间局部性优化： 深入分析了如何设计对L1/L2缓存友好的数据结构。我们对比了数组、结构体数组（AoS）与数组的数组（SoA）在SIMD（Single Instruction, Multiple Data）处理下的性能差异，并给出了适用于图形处理、物理模拟和大数据处理的布局转换方案。 非均匀内存访问（NUMA）架构下的编程： 随着服务器核心数量的爆炸式增长，NUMA效应愈发显著。本书提供了使用特定库（如libnuma）或操作系统API来控制线程和数据驻留的策略，确保计算资源能访问到其本地内存节点，从而最小化跨QPI/UPI链路的通信延迟。 第三部分：并行化、向量化与异构计算 掌握了单线程性能的极限后，本部分转向如何利用现代并行硬件的全部潜力。 章节要点包括： 自动向量化与手写SIMD： 阐述了编译器自动向量化器的工作原理和局限性。随后，本书提供了针对AVX-512、NEON等指令集的内联汇编（Intrinsics）编程指南，重点教授如何编写能被编译器友好处理的循环结构，以最大化吞吐量。 任务级并行与数据流模型： 超越传统的基于锁的并行模型（如OpenMP/Pthreads），我们深入研究了更现代、更健壮的并行范式，如数据流模型（Dataflow）和Actor模型。探讨了如何使用如TBB（Threading Building Blocks）或定制的协程（Coroutines）库来实现细粒度的任务调度。 GPU与异构编程接口： 讨论了CUDA和OpenCL的编程模型，特别是如何高效地管理主机（Host）与设备（Device）之间的数据传输，这是异构计算中最大的性能瓶颈之一。重点分析了零拷贝（Zero-Copy）技术和统一内存（Unified Memory）的实际应用场景和潜在陷阱。 第四部分：系统级性能分析与调试工具链 优秀的性能优化离不开精确的度量。本部分着重介绍如何使用专业的工具链来揭示隐藏的性能问题。 章节要点包括： 基于事件的分析（EBAs）： 深入解读性能计数器（Performance Counters）和硬件性能事件（Hardware Performance Events）。我们指导读者如何使用`perf`、Intel VTune Profiler等工具，精确识别分支预测失败率、缓存缺失和TLB（Translation Lookaside Buffer）未命中等低级事件。 火焰图（Flame Graphs）与调用图分析： 讲解如何利用采样式性能分析数据生成火焰图，从而直观地定位热点代码（Hotspots），并结合调用图分析工具来理解函数间的依赖关系和调用深度对性能的影响。 运行时代码插桩与追踪： 介绍了使用动态二进制插桩工具（如Valgrind的Callgrind或Pin）来获取精确的指令执行信息，以及如何利用系统级的追踪机制（如eBPF/BCC）来监控内核与用户空间的交互，诊断延迟问题。 目标读者： 本书假定读者已经具备扎实的C/C++或类似系统级语言的编程经验，并对计算机体系结构有基本的了解。它适合于需要将应用程序性能推向极限的开发人员、编译器开发者、嵌入式系统工程师以及从事高性能计算（HPC）和金融科技（FinTech）领域的专业人士。阅读本书将使读者不仅知道“如何写代码”，更深入理解“代码是如何运行的”。

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这本书的排版和注释系统，体现了出版方对专业读者的尊重。边距留得恰到好处，使得在阅读过程中可以轻松地进行批注和标记重点，这对于深度学习者来说至关重要。我习惯于用荧光笔勾勒关键定义和公式推导，这本书的纸张质量很好，墨迹不会洇开，非常适合精读。此外，书后附带的“进一步阅读推荐”列表也非常具有参考价值，这些推荐的书目并非简单地罗列其他教材，而是指向了更前沿或更细分领域的权威著作，足见作者的学术视野和知识广度。我对其中几处关于类型系统的讨论印象尤为深刻。作者并没有简单地介绍静态类型和动态类型，而是深入探讨了代数效应类型（Algebraic Effect Types）的概念雏形，尽管内容略显超前，但对于希望探索未来编程语言特性的读者而言，无疑是一份宝贵的指引。它不是一本“看完就能用”的书，而是一本“看完让你思考未来”的书，这种前瞻性是其价值的显著体现。

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这本书的结构安排简直是艺术品级的——层层递进，逻辑环环相扣，没有一处是为凑字数而存在的。我个人最欣赏它对“抽象层次”的拿捏。它不是一开始就陷入汇编代码的细节，而是先从宏观的语言设计目标入手，然后逐步向下钻取，直到触及虚拟机或运行时环境的实体。这就像是航拍一张地图，从太空的广阔视野开始，然后逐渐拉近焦距，直到能看清地面的每一条街道和建筑的细节。这种渐进式的知识导入，极大地降低了学习曲线的陡峭程度。我发现，在阅读完关于“控制流”如何通过跳转指令和栈帧管理来实现后，我对递归函数的性能理解得到了质的飞跃，不再仅仅把它看作是一种优雅的写法，而是将其视为一种特定的栈操作序列。这本书的价值已经超越了单纯的“学习一本新语言”的范畴，它更像是一本关于“构建任何一种编程语言的蓝图指南”。它给予读者的，是一种对计算本质的深刻洞察力，这份洞察力，是任何技术栈的工程师都渴望获得的“内功心法”。

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从一个已经有多年编程经验的开发者的角度来看，这本书的价值在于它提供了一种“溯源”的能力。我们日常使用的很多高级特性，比如垃圾回收机制、函数式编程的闭包特性，往往都被封装在了语言的黑箱之下。这本书则毫不留情地掀开了黑箱，让我们看到了这些机制是如何在机器层面被精心构建起来的。我特别关注了关于异常处理模型的部分，作者通过对比不同语言对错误传播路径的语义定义，揭示了在设计健壮的系统时，如何选择最合适的错误处理策略。这种自上而下的分析，帮助我修正了一些过去基于经验主义建立起来的错误认知。它迫使你从“能用”转向“为什么能用”和“如何能用得更好”的思考路径。这本书的行文风格非常严谨，几乎每一句话都承载着明确的信息，没有一句废话或冗余的修饰。对于那些追求极致技术理解的工程师来说，这种密度和精确度是无价的财富，它能让你在面对复杂系统设计难题时，拥有更深厚的理论支撑和更自信的决策能力。

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这本书的封面设计着实让人眼前一亮，那种深邃的蓝色调配上简洁的白色字体，透着一股专业又沉稳的气息。我是在一个朋友的推荐下接触到它的，当时正好在寻找一本能系统梳理编程语言底层逻辑的参考书。拿到手后，首先映入眼帘的是它扎实的装帧质量，拿在手里很有分量感，这让人对内里的内容充满了期待。初步翻阅时，我注意到作者在绪论部分对于编程范式演进的概述，那段论述逻辑清晰，观点独到，完全不是那种人云亦云的介绍，而是深入到了设计哲学层面。比如，他对“状态管理”在不同语言中的权衡分析，简直是教科书级别的剖析。我尤其欣赏作者那种不急于抛出结论，而是循序渐进引导读者思考的叙事方式。书中对编译器和解释器的核心差异的讲解，避开了晦涩难懂的术语堆砌，而是通过生动的比喻，将抽象的概念具象化。这使得即便是初次接触底层原理的读者，也能迅速建立起一个稳固的认知框架。总体来说，这本书散发着一种老派但极其可靠的技术深度，让人感觉自己手里捧着的不是一本普通的教材，而是一部值得反复研读的案头工具书。

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这本书的阅读体验，说实话，颇有些挑战性，但正是这种挑战，才让最终的收获显得格外丰厚。我记得翻到关于内存模型和并发控制的那几章时，我不得不停下来，反复阅读了好几遍，并且配合着自己写的小段代码进行调试验证。作者对于线程安全和死锁预防的讨论，细节之精妙令人咋舌。他没有仅仅停留在理论层面，而是引入了大量的实际案例，这些案例的选择非常巧妙，它们大多是工业界实际遇到过的难题，而非虚构的理想化场景。特别是关于“屏障（Barrier）”机制的实现细节，作者的图示说明简直是神来之笔，一下子就将我从概念的迷雾中解救了出来。我感觉自己仿佛是坐在一个经验丰富的大师身边，他正耐心地用最精确的语言，向你展示一个复杂系统的运作脉络。这种叙述方式要求读者必须全神贯注，任何一个分心的瞬间都可能导致对后续内容的理解中断。但一旦跟上了作者的思路，你会发现整个编程世界的运行规律都变得清晰透明起来，那种“豁然开朗”的感觉，是其他很多速成型书籍无法给予的。

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