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出版者:文魁

作者:吳明哲／黃

出品人:

頁數:0

译者:

出版時間:2005年05月30日

價格:NT$ 560

裝幀:

isbn號碼:9789861255491

叢書系列:

圖書標籤:

• C++
• C語言
• 編程入門
• 學習資料
• 教程
• 第二版
• 代碼示例
• 實踐
• 開發
• 計算機

好的，這是一份關於《深入理解計算機係統：原理、架構與實踐》的圖書簡介。 --- 書名：深入理解計算機係統：原理、架構與實踐 (第三版) 內容簡介 在信息技術日新月異的今天，計算機係統作為支撐所有數字創新的基石，其底層運作機製對軟件開發者、係統工程師乃至前沿研究人員都至關重要。本書《深入理解計算機係統：原理、架構與實踐（第三版）》並非僅僅聚焦於某一門編程語言的語法或某個特定框架的使用，而是係統性地揭示瞭我們日常使用的計算機如何從硬件層麵到軟件層麵協同工作的全景圖。它旨在幫助讀者建立一個全麵、深刻的知識體係，理解程序在真實硬件上執行時的“一舉一動”。 本書的結構設計旨在循序漸進地引導讀者穿越從比特（Bit）到程序（Program）再到係統的復雜旅程。我們將從最基礎的數字錶示和邏輯門開始，逐步深入到處理器架構、內存層次結構、操作係統提供的抽象，直到網絡通信和並發編程的挑戰。 第一部分：從比特到字節——數據的錶示與處理 本部分是理解後續所有復雜概念的基礎。我們首先探討瞭信息在計算機內部的編碼方式。不再滿足於對字符和整數的錶層認知，我們將深入剖析帶符號與無符號數的補碼錶示，理解浮點數（IEEE 754標準）如何在有限的精度內逼近無限的實數世界，以及它們在運算中可能引入的誤差。 緊接著，我們將關注指令集架構（ISA）的視角。讀者將學習匯編語言的基本語法，理解機器指令是如何將高級語言（如C語言）的錶達式和控製流結構（如if/else、循環）翻譯成處理器可以執行的底層操作。我們詳細闡述瞭棧幀的組織，揭示瞭函數調用、參數傳遞和局部變量存儲的內存布局，這是調試和理解程序崩潰現場的關鍵。 第二部分：處理器與內存——性能的基石 現代計算機的性能瓶頸往往不在於原始的計算速度，而在於數據如何在處理器和主存之間高效流動。本部分將對處理器架構進行透徹的解析。我們將探討指令級並行（ILP）技術，包括數據通路、流水綫技術（Pipeline），以及分支預測（Branch Prediction）機製如何努力掩蓋指令執行的延遲。理解這些，纔能真正明白為何優化循環結構或調整數據訪問模式能帶來數量級的性能提升。 性能優化的核心在於內存層次結構。我們詳盡地分析瞭從寄存器（Register）到L1、L2、L3緩存，再到主存（DRAM）的整個體係。重點講解瞭緩存映射、替換策略以及寫迴/寫穿透等核心機製。讀者將掌握局部性原理（Locality）——時間局部性和空間局部性——如何成為編寫高效代碼的黃金法則。此外，虛擬內存的概念被引入，它不僅僅是一種內存管理技術，更是操作係統與硬件協同工作，為每個進程提供獨立地址空間的抽象基礎。 第三部分：操作係統——抽象與隔離 操作係統是連接應用程序和硬件的橋梁。本書側重於操作係統提供的核心抽象如何影響程序的行為。我們深入研究瞭進程和綫程的概念，它們在內存空間、資源分配上的區彆與聯係。 對虛擬內存管理的深入探討將揭示頁錶（Page Table）的結構，以及缺頁中斷（Page Fault）是如何被硬件和內核共同處理的。讀者將理解內存保護是如何實現的，以及地址翻譯過程的效率保證。同時，我們還會探討I/O係統的設計，包括中斷驅動和DMA（直接內存訪問）如何實現高效的數據傳輸，從而避免CPU被低速的外設拖垮。 第四部分：並發與同步——並行世界的挑戰 隨著多核處理器的普及，編寫正確的並發代碼成為現代軟件開發的剛需。本部分聚焦於並發編程的復雜性與解決方案。我們將剖析競態條件（Race Condition）、死鎖（Deadlock）和飢餓（Starvation）等經典問題。 本書提供瞭豐富的同步原語實例，如互斥鎖（Mutex）、信號量（Semaphore）和條件變量（Condition Variable）的底層實現原理。我們不僅僅停留在API的使用層麵，更會剖析這些同步機製是如何利用硬件提供的原子操作（如`Test-and-Set`或`Compare-and-Swap`）來保證綫程安全和係統一緻性的。對於現代高性能計算而言，理解內存一緻性模型（Memory Consistency Model）和內存屏障（Memory Barrier）是編寫高性能、無鎖（Lock-Free）數據結構的先決條件。 第五部分：網絡編程——分布式係統的基礎 現代應用無一不依賴網絡。本書最後一部分將計算機係統擴展到網絡環境，聚焦於網絡應用編程接口（Sockets API）。我們將遵循自頂嚮下的原則，從應用層協議（如HTTP）的交互模式，迴溯到傳輸層（TCP/UDP）的可靠性保證和擁塞控製機製。 重點分析瞭TCP連接的建立與終止過程（三次握手與四次揮手），以及麵嚮連接和無連接協議的適用場景。最後，本書會介紹I/O多路復用技術（如`select`, `poll`, `epoll`），這些技術是構建高並發網絡服務器的基石，它們如何通過係統調用巧妙地管理成韆上萬的並發連接，是係統工程的精妙體現。 目標讀者 本書適閤於計算機科學、軟件工程、電子工程等相關專業的本科生、研究生，以及希望深入理解底層原理、提升係統調試能力和優化代碼性能的專業軟件工程師。它要求讀者具備C語言編程基礎和離散數學的初步知識。 本書特色 實踐導嚮： 理論講解後緊跟大量的代碼示例和小型實驗，幫助讀者在實際操作中驗證抽象概念。 跨學科整閤： 無縫連接硬件架構、操作係統理論、編譯器優化和網絡通信，構建完整的係統視圖。 深度剖析： 對現代CPU流水綫、緩存一緻性、虛擬內存翻譯等復雜機製進行清晰且細緻的分解，化繁為簡。 掌握本書內容，意味著你將不再隻是一個“API使用者”，而是能理解程序如何在矽片上生根發芽，並有能力設計和構建更健壯、更高效的下一代計算係統的工程師。

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**評價二：** 我對這本書的評價是，它在深度和廣度之間找到瞭一個非常微妙的平衡點。很多初級教程往往隻停留在錶麵的語法介紹，而真正想深入理解C++底層機製的讀者又會被過於晦澀的學術著作難倒。這本書卻很巧妙地避開瞭這些問題。它在介紹完C++11、14的新特性後，並沒有止步於此，而是深入探討瞭現代C++的一些設計哲學和最佳實踐。我尤其欣賞它在麵嚮對象編程和泛型編程部分的處理方式。作者用瞭很多篇幅來解析模闆的實現機製，這在很多同類書籍中是很難得的。而且，作者在講解復雜特性時，總是能做到抽絲剝繭，逐步引導讀者理解其背後的原理，而不是簡單地給齣“怎麼用”的結論。這種由淺入深的講解方式，極大地幫助我建立起瞭完整的知識體係。對於那些希望從“會寫代碼”提升到“寫齣高質量代碼”的程序員來說，這本書的價值是毋庸置疑的。

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**評價四：** 這本書的閱讀體驗可以說是一次“流暢的旅程”。通常閱讀技術書籍都需要準備大量的草稿紙和咖啡，以便隨時記錄和思考，但這本書的敘述風格非常注重讀者的感受。作者似乎深諳程序員的學習麯綫，總能在關鍵轉摺點提供及時的迴顧和總結。比如，在完成一個模塊的學習後，作者會用一個小節來總結本章的核心概念及其相互關聯，這極大地鞏固瞭我的短期記憶。更棒的是，書中的練習題設計得非常巧妙，它們並非簡單的代碼填空，而是更傾嚮於考察對概念的理解和應用能力的開放式問題。我嘗試著自己動手去解決這些挑戰，很多時候能從中發現自己之前思維上的盲點。這種互動式的學習模式，讓學習過程不再是單嚮的信息灌輸，而是主動的探索和構建知識的過程。對於那些自學能力較強，但需要高質量學習材料的讀者來說，這本書無疑是一個絕佳的選擇。

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**評價五：** 我不得不提一下這本書在工具鏈和環境配置方麵的處理。很多優秀的教材在講解完理論後，往往會忽略掉“如何將理論付諸實踐”這一環，導緻讀者在實際編譯和運行代碼時遇到各種環境配置的難題。這本書在這方麵做得相當周到，它不僅提供瞭針對不同操作係統的編譯指令示例，還討論瞭如何有效地使用現代構建係統（如CMake）來管理大型項目。這對於我這種需要將學習成果應用到實際工作中的人來說，簡直是雪中送炭。此外，書中還穿插瞭一些關於調試技巧和單元測試實踐的介紹，這些內容雖然不是核心語法，但卻是衡量一個優秀程序員的重要標準。作者將這些工程實踐的細節融入到基礎教學中，使得讀者在學習語言本身的同時，也同步培養瞭良好的工程素養。可以說，這本書不僅僅教會瞭我C++的“是什麼”，更教會瞭我C++的“怎麼做”以及“為什麼要這樣做”。

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**評價一：** 拿到這本書的時候，我第一感覺是它的裝幀設計非常簡潔大氣，封麵設計並沒有過多花哨的元素，反而給人一種沉穩、專業的印象。我本來還在擔心裏麵的內容會不會過於理論化，畢竟很多編程書籍都會陷入那種枯燥的理論堆砌中，但翻開前幾頁後，我發現作者在講解基礎概念時，非常注重結閤實際案例，這對我這種需要快速上手實踐的讀者來說簡直太友好瞭。比如，在講到指針和內存管理時，作者沒有直接拋齣復雜的定義，而是通過一些形象的比喻，讓我對這些“老大難”的概念有瞭更直觀的理解。而且，書中提供的代碼示例都很精煉，注釋也很到位，即便我遇到一些之前沒接觸過的新特性，也能很快通過閱讀示例代碼來摸清門道。這本書的排版也做得很好，邏輯層次清晰，不會讓人在閱讀過程中感到混亂，這點對於長時間閱讀技術書籍來說非常重要。總的來說，這本書的結構安排和內容呈現方式，讓我覺得它不僅僅是一本工具書，更像是一位經驗豐富的導師在身邊指導。

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**評價三：** 坦白說，我一開始對這本書抱有很大的期待，因為市場上不乏聲稱自己是“最新”或“權威”的C++教材，但很多都隻是對舊知識的簡單重述。這本書給我的驚喜在於，它真正跟上瞭現代編程語言的發展步伐。書中對C++標準庫（STL）的介紹非常詳盡，特彆是對並發編程和多綫程部分的闡述，緊密結閤瞭最新的標準，這一點非常重要，因為在當今的軟件開發中，性能和並發處理是不可或缺的要素。我注意到作者在處理並發問題時，引用瞭大量的標準庫工具，並且清晰地解釋瞭它們之間的適用場景和潛在的陷阱，這對於我構建高性能服務起到瞭關鍵性的指導作用。而且，書中還涉及瞭一些性能優化的技巧，這些都是書本上很少深入講解的“軟知識”，能看齣作者在實際工程實踐中積纍的深厚功底。讀完相關章節，我感覺自己的代碼質量和解決問題的思路都有瞭顯著的提升。

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