計算機組成原理習題解析與上機指導 pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:冶金工業齣版社

作者:毛愛華

出品人:

頁數:260

译者:

出版時間:2005-2

價格:30.00元

裝幀:

isbn號碼:9787502436995

叢書系列:

圖書標籤:

• 計算機組成原理
• 習題解析
• 上機指導
• 計算機體係結構
• 數字邏輯
• 匯編語言
• 計算機硬件
• 教學參考書
• 高等教育
• 考研

好的，以下是一份關於計算機組成原理習題解析與上機指導之外的其他計算機科學主題的圖書簡介，旨在提供詳細且內容豐富的信息，同時避免任何可能暴露人工智能生成的痕跡。 --- 深入探索：現代操作係統內核設計與實現 內容簡介 本書旨在為係統級程序員、操作係統研究人員以及對底層計算原理有濃厚興趣的讀者，提供一本全麵、深入且具有高度實踐指導意義的專著。我們不再關注計算機的硬件基礎架構（如指令集、存儲層次結構），而是將焦點完全聚焦於操作係統這一復雜軟件係統的核心——內核的構建、運行機製與高級設計模式。 本書內容橫跨理論基礎到前沿實踐，旨在構建讀者對現代操作係統（尤其以類Unix係統和微內核架構為藍本）的整體認知框架。我們堅信，理解操作係統的運作方式，是掌握高性能計算、分布式係統和嵌入式開發的關鍵前提。 第一部分：操作係統的基石——進程與綫程管理（約 400 字） 本部分將詳盡剖析現代操作係統中最為核心的概念——進程與綫程。我們不僅會迴顧經典的進程生命周期模型，更會深入探討內核如何實現上下文切換的效率優化。讀者將學習到調度算法的演進，從簡單的輪轉調度到復雜的優先級繼承和多級反饋隊列。 重點章節將詳述內核搶占（Preemption）機製的實現細節，以及在多核（SMP/NUMA）環境下，如何通過無鎖數據結構（Lock-Free Data Structures）和細粒度鎖（如RCL/MCS鎖）來解決並發訪問的競爭問題。我們將詳細解析內核如何管理用戶態綫程（如Pthreads或類似的API）與內核級綫程之間的映射關係，以及如何設計高效的綫程本地存儲（TLS）。對於實時係統（RTOS）的特殊需求，本書也會提供關於硬實時調度與中斷延遲分析的專門章節。 第二部分：內存管理的藝術——虛擬、分頁與保護（約 450 字） 內存管理是操作係統性能與安全性的基石。本書將從硬件支持（MMU的工作原理）齣發，係統性地闡述虛擬地址到物理地址的轉換過程。我們不會止步於基本的頁錶結構，而是深入探討多級頁錶、倒排頁錶（Inverted Page Tables）在不同架構上的實現差異。 本書的核心內容之一在於缺頁中斷（Page Fault）的處理流程。我們將詳細描繪內核如何響應一次缺頁中斷，包括如何查找、分配物理頁麵，以及涉及到的TLB（Translation Lookaside Buffer）的刷新機製。此外，我們對內存保護機製（如NX位、用戶/內核權限位）的剖析將幫助讀者理解程序安全隔離的底層原理。 更進一步，我們將探討內存分配器（Slab/SLUB/Page Allocator）的設計哲學。讀者將理解為什麼標準庫的 `malloc` 往往需要依賴於內核提供的頁框分配器，以及內核如何通過夥伴係統（Buddy System）來高效管理不同大小的內存塊。虛擬內存的另一重要方麵——內存映射（mmap），也將被全麵解析，包括其在文件I/O和進程間通信（IPC）中的核心作用。 第三部分：並發控製與同步原語的底層實現（約 350 字） 同步是構建可靠係統的核心挑戰。本書摒棄瞭僅介紹信號量和互斥鎖的錶麵知識，而是深入到原子操作（Atomic Operations）的匯編指令層麵。我們將探討自鏇鎖（Spinlocks）與休眠鎖（Sleeping Locks）的設計權衡，並對比在不同硬件架構（如x86與ARM）上實現這些原語的差異。 讀者將學習到內核中常用的高級同步工具，如屏障（Memory Barriers/Fences）在保證指令重排安全性中的關鍵作用。對於復雜的同步場景，我們將剖析事件標誌（Event Flags）和讀寫鎖（RWLocks）在內核代碼中的實際應用案例。特彆是，我們會詳細分析死鎖的檢測與預防機製在內核層麵的實現策略，這對於編寫健壯的驅動程序至關重要。 第四部分：文件係統結構與持久性存儲（約 350 字） 本部分將視綫轉嚮持久化數據管理，深入研究現代通用文件係統（如Ext4, XFS, Btrfs）的結構。我們將剖析文件係統的核心組件：元數據管理（如i-nodes, 超級塊）和數據塊的組織。 重點內容包括日誌（Journaling）機製如何確保文件係統在意外斷電後的一緻性，以及寫時復製（Copy-on-Write, CoW）技術在高級文件係統（如ZFS或Btrfs）中實現快照和數據完整性的原理。此外，本書還會涵蓋緩衝區緩存（Buffer Cache）和頁緩存（Page Cache）的設計，解釋內核如何平衡磁盤I/O和內存訪問速度。對於虛擬化環境，我們將討論塊設備驅動模型（如VirtIO）和I/O調度器的作用。 --- 目標讀者： 具備C語言基礎，熟悉匯編語言基本概念，並希望深入理解操作係統內部運作機製的研究人員、驅動開發工程師及高級軟件架構師。閱讀本書，您將能夠從“使用”操作係統的層麵躍升至“構建”和“優化”操作係統的層麵。

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坦白說，我一直覺得計算機組成原理是我學習生涯中的一個“硬骨頭”。我嘗試過很多其他的教材和資料，但總覺得它們要麼太過於理論化，要麼就是習題太少，或者解析不夠深入。這本書，真的給瞭我一種“豁然開朗”的感覺。它在講解某個知識點的時候，不會上來就丟一堆公式和術語，而是會先有一個宏觀的介紹，讓你知道這個東西是乾什麼用的，它解決瞭什麼問題。然後，再逐步深入到細節，並輔以大量的圖示和錶格，讓復雜的概念變得可視化。最讓我驚喜的是，這本書的習題設計非常有梯度，從最基礎的理解題，到需要綜閤運用多個知識點的計算題，再到一些需要思考和分析的開放性問題，都涵蓋得很全麵。而且，每道題的解析都寫得非常細緻，甚至會考慮到不同同學可能存在的思維誤區，提前給齣提醒。當我看到關於CPU流水綫的部分，題目設計讓我有機會去計算不同流水綫深度下的執行效率，並對比分析，這種練習方式，讓我真正理解瞭流水綫技術設計的初衷和優勢。上機指導的部分，更是讓我把書本上的知識“活”瞭起來，通過實際的編程和模擬，我纔真正體會到那些理論知識在計算機中的實際作用。

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說實話，我買這本書的初衷，是因為我的導師推薦瞭它，說是對理解CPU工作原理很有幫助。我一直覺得計算機組成原理這個學科，聽起來就挺枯燥的，各種邏輯門、寄存器、流水綫什麼的，感覺離我們日常用電腦的生活太遠瞭。但這本書的語言風格，真的齣乎我的意料。作者並沒有用那種闆著臉的學術腔調，而是用瞭一種非常生動、貼近我們學習者實際感受的方式來講解。比如，在解釋CPU的時鍾周期時，作者用瞭一個比喻，就像是給CPU設定瞭一個“心跳”，每次心跳就會執行一個基本操作。這種形象的比喻，一下子就把原本抽象的概念變得容易理解瞭。而且，它在習題部分，也設計瞭一些很有趣的場景題，讓你在解決問題的過程中，去體會為什麼會有這樣的設計，這樣的設計有什麼好處。我記得有一道關於指令周期的題目，它把CPU比作一個流水綫工人，在不同的工位上執行不同的指令步驟，通過這個比喻，我一下子就明白瞭指令流水綫是如何提高效率的。更彆提那個上機指導瞭，它不是那種乾巴巴的代碼堆砌，而是告訴你怎麼一步一步地去搭建一個簡單的計算機模型，通過實際運行，去驗證理論知識。感覺這本書在努力拉近理論和實踐的距離，讓學習的過程不再那麼痛苦，甚至帶點樂趣。

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這本書給我的整體感覺，就像是我的一個非常耐心的“學習夥伴”。我之前學習計算機組成原理的時候，經常會遇到一個問題：讀瞭很多書，也聽瞭不少課，但總感覺自己像是在“背誦”知識，而不是真正“理解”。很多概念，比如中斷、DMA，我能背齣定義，但一旦讓我解釋給彆人聽，或者在實際場景中運用，就顯得捉襟見肘。這本書的齣現，極大地改善瞭我的學習狀況。它在每一章的習題解析中，都花瞭大量的篇幅去“拆解”問題，不僅僅是提供答案，更重要的是，它會告訴你“為什麼”要這麼做，背後的原理是什麼。我印象最深的是關於存儲器尋址的那部分，一個看似簡單的題目，但書中的解析卻把不同尋址方式的優缺點、適用場景都講得清清楚楚，讓我不再隻是死記硬背，而是真正理解瞭每一種方式的由來和價值。而且，上機指導的部分，讓我有機會親手去“玩轉”這些理論。通過模擬一些簡單的硬件操作，我能直觀地看到數據是如何在寄存器之間流轉，指令是如何被執行的。這種“動手實踐”的過程，讓我對理論知識的掌握，從“知道”變成瞭“明白”，甚至變成瞭“會用”。

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這本書的齣現，可以說是解瞭我學習上的一個大難題。我之前學習計算機組成原理的時候，最大的睏擾就是理論和實踐脫節。感覺學到的都是一些“空中樓閣”，很難將其與真實的計算機運行聯係起來。但是，這本書在這一點上做得非常齣色。它不僅在理論講解上深入淺齣，更重要的是，它緊密結閤瞭習題和上機指導。當我遇到一個理論上的難點，比如指令集架構的設計原則，書本上的習題往往會讓我去分析不同指令集的特點，然後通過上機實踐，去模擬執行一些簡單的指令，直觀地感受指令集帶來的效率差異。這種“理論+習題+實踐”的模式，讓我對知識的理解更加透徹。我記得有一道關於中斷處理的題目，它引導我去分析不同中斷優先級下的響應順序，然後通過上機模擬，去觀察實際的執行過程。這種“所學即所用”的感覺，極大地增強瞭我的學習興趣和自信心。而且，書中對於一些經典問題的解析，都非常到位，能夠幫助我快速突破學習瓶頸，避免走彎路。這本書不僅僅是一本教材，更像是一個能夠引領我深入理解計算機世界的“嚮導”。

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《計算機組成原理習題解析與上機指導》這本書，我拿到手的時候，說實話，期待值並沒有那麼高，畢竟市麵上關於計算機組成原理的書籍已經很多瞭，而且很多都偏理論，對於我們這些初學者來說，讀起來常常是雲裏霧裏。但這本書給我的驚喜真的不小。首先，它的編排結構非常清晰，每一章的理論知識點都梳理得很到位，不會顯得雜亂無章。最重要的是，它沒有止步於理論講解，而是緊接著就給齣瞭大量的習題，而且不是那種簡單的填空題或者選擇題，而是那種需要你動腦筋，去理解和應用知識的題目。最讓我印象深刻的是，對於每一道習題，作者都給齣瞭非常詳盡的解析，而且不僅僅是告訴答案，還會深入剖析解題思路，講解每一步的邏輯推理過程，甚至還會提到一些容易齣錯的地方。這對於我這種容易卡在某個點上的人來說，簡直是福音。我曾經花瞭很長時間去琢磨一道題，看瞭好幾遍教材還是不明白，但這本書的解析讓我茅塞頓開，原來是自己理解的角度齣瞭問題。而且，它還專門闢齣瞭上機指導的部分，這對於我這種動手能力相對較弱的學習者來說，太及時瞭。它會引導你如何將理論知識轉化為實際操作，讓你真切地感受到計算機的運行機製，而不是停留在抽象的理論層麵。

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