计算机组装与维护基础与项目实训 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:

作者:

出品人:

页数:272

译者:

出版时间:2010-5

价格:29.80元

装帧:

isbn号码:9787030272973

丛书系列:

图书标签:

• 计算机组装
• 计算机维护
• 硬件
• 实训
• 基础
• DIY
• 电脑维修
• 装机
• 硬件原理
• 信息技术

计算机系统架构与性能优化实践 本书导读：深入理解现代计算核心，构建高效能系统 在信息技术飞速发展的今天，对计算机系统底层原理的深刻理解已不再是少数专业人士的专利，而是所有IT从业者，乃至对计算科学抱有热忱的每一位学习者所必备的基石。本书《计算机系统架构与性能优化实践》，旨在带领读者跳出仅仅停留在硬件组装和基础操作系统操作的层面，迈入对计算机核心架构、数据流转、性能瓶颈诊断与系统级优化的更深层次探索。 本书内容聚焦于理论的严谨性与实践的先进性的结合，力求为读者构建一个全面且精细的现代计算机系统视图。我们不关注某一特定品牌或型号的装配流程，而是致力于解析那些跨越平台和时代的计算原理，使读者无论面对何种新硬件，都能迅速掌握其性能潜力所在。 --- 第一部分：现代处理器与并行计算模型 本部分是全书的理论基石，深入剖析了当今主流CPU（中央处理器）的复杂设计哲学。我们不再简单地将CPU视为一个“计算核心”，而是将其视为一个高度并行的复杂流水线系统。 1. 处理器微架构的演进与精髓： 详细阐述了指令级并行（ILP）技术的核心，包括深入解析超标量执行（Superscalar）、指令重排序（Out-of-Order Execution, OOO）的工作机制。读者将学习到指令如何被分解、分配给不同的功能单元（如ALU、FPU），以及乱序执行如何最大化功能单元的利用率，从而提升单线程性能。我们将用大量的时序图和数据流分析，揭示现代乱序执行引擎的内部调度逻辑。 2. 内存层次结构与缓存一致性： 计算机性能的瓶颈往往不在于CPU的计算速度，而在于数据访问的延迟。本章系统地梳理了多级缓存（L1、L2、L3）的设计原则、容量与延迟的权衡。更关键的是，我们将探讨在多核/多处理器系统中，如何通过缓存一致性协议（如MESI、MOESI）来确保共享数据的正确性。我们将通过模拟场景展示伪共享（False Sharing）的性能危害，并教授如何通过数据对齐和结构重排来规避这类陷阱。 3. 并行计算范式与线程同步： 本书将并行计算提升到架构层面讨论。我们将对比SIMD（单指令多数据）、SIMT（单指令多线程）架构（如GPU计算模型）的根本差异。在多核CPU环境，线程同步是性能杀手。我们不仅会介绍传统的锁机制（Mutex、Semaphore），更会深入探讨无锁数据结构（Lock-Free Data Structures）的设计思想，如基于CAS（Compare-and-Swap）操作的实现，这对于构建高并发服务器至关重要。 --- 第二部分：操作系统内核与资源调度深度解析 本部分旨在剥开操作系统的“黑箱”，让读者理解系统调用、进程调度和内存管理是如何在硬件之上实现的，以及这些内核行为如何直接影响上层应用的性能表现。 4. 内核I/O模型与系统调用开销： 操作系统是硬件资源的仲裁者。我们将对比同步I/O、非阻塞I/O、I/O多路复用（Select/Poll/Epoll）以及异步I/O（AIO）在不同场景下的性能差异。关键在于量化上下文切换（Context Switching）和系统调用的系统开销，理解为什么内核态与用户态的频繁切换会成为延迟的来源。 5. 进程与线程的调度算法探究： 现代OS采用复杂的多级反馈队列调度。本书将详细分析主流内核（如Linux CFS, Completely Fair Scheduler）如何平衡系统的公平性与吞吐量。我们还将引入实时调度策略（如硬实时与软实时），并探讨如何通过设置CPU亲和性（Affinity）来优化特定工作负载的缓存命中率和调度优先级。 6. 虚拟内存与页表管理： 虚拟内存是现代操作系统的核心抽象。我们将深入探讨页表（Page Table）的结构、TLB（Translation Lookaside Buffer）的工作原理及其对地址翻译速度的影响。内存管理单元（MMU）的工作方式将通过实例解析，帮助读者理解缺页中断（Page Fault）的发生机制，以及它对程序执行流的破坏性。 --- 第三部分：系统级性能分析与优化工具链 理论知识必须通过实践工具来验证和应用。本部分专注于教授如何“测量”系统性能，并针对性地进行系统级调优。 7. 性能事件计数器（PMC）与硬件监控： 理解系统瓶颈的唯一可靠方法是测量。本书重点介绍如何利用CPU性能计数器（Hardware Performance Counters）来获取真实的硬件事件数据，如指令周期数、缓存未命中次数、分支预测失误次数等。我们将详细介绍如何使用如`perf` (Linux) 或特定硬件厂商的工具来采样和分析这些底层事件。 8. 动态追踪技术与系统调用分析： 为了追踪程序执行路径和系统资源的争用情况，动态追踪技术至关重要。我们将讲解Kprobes/Uprobes的工作原理，并教授如何使用`DTrace`或`eBPF`（扩展的Berkeley数据包过滤器）技术，在不重启或修改内核代码的情况下，对运行中的系统进行低开销的函数追踪和指标采集，从而定位延迟的精确来源。 9. 编译优化技术与二进制代码分析： 系统的最终性能也受制于编译器的优化程度。本章将探讨编译器优化标志（如`-O3`, `-march`）背后的原理，以及它们如何影响指令流水线和寄存器分配。我们将介绍如何使用反汇编工具阅读编译器生成的机器码，从而验证优化是否达到了预期效果，并识别出可能导致性能下降的冗余加载/存储或错误的向量化。 --- 第四部分：高性能计算环境与新兴架构集成 本部分将视角拓展到集群、异构计算以及面向未来的系统设计。 10. 互连网络与集群通信延迟： 在分布式系统中，节点间的通信延迟往往成为首要瓶颈。本书将分析InfiniBand、RoCE等高性能互连技术的架构特点，特别是RDMA（Remote Direct Memory Access）如何绕过操作系统内核，实现低延迟的数据传输。我们将比较消息传递接口（MPI）的性能考量。 11. 异构计算加速器原理（GPU/FPGA）： 现代计算越来越多地依赖专用加速器。本书将侧重于GPU架构的内存模型（全局内存、共享内存、寄存器）和线程束（Warp/Wavefront）调度机制。我们将分析如何有效地数据迁移和核函数（Kernel）的启动延迟，这是实现高效异构计算的关键挑战。 12. 面向未来的系统设计趋势： 最后，我们将展望存算一体（Processing-In-Memory, PIM）、新型非易失性存储（NVM）的特性及其对传统内存层次结构带来的颠覆性影响。学习者将获得一套前瞻性的视角，以应对未来硬件技术带来的设计变革。 --- 总结： 《计算机系统架构与性能优化实践》不是一本关于“如何安装”或“如何配置”的速成手册，它是一本旨在培养系统思维和性能工程能力的深度教材。通过对底层机制的彻底解构，读者将能够从根本上理解计算的“为什么”和“如何做”，从而能够设计出更健壮、更高效的软件系统，并能精准诊断和解决复杂的系统级性能问题。本书适合有一定编程基础，渴望深入理解计算机科学核心原理的高级学生、软件工程师及系统架构师。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆