コンパイラの構成と最適化

コンパイラの構成と最適化 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:朝倉書店
作者:中田 育男
出品人:
页数:601
译者:
出版时间:2009-11-1
价格:JPY 10584
装帧:単行本
isbn号码:9784254121773
丛书系列:
图书标签:
  • 编译原理
  • 编译器
  • 编译技术
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具体描述

计算机科学的基石:深入理解操作系统原理与实践 本书旨在为读者提供一个全面且深入的操作系统(Operating System, OS)理论与实践的指南。 操作系统作为连接硬件资源与上层应用软件的桥梁,是现代计算系统的核心。本书摒弃了过于初级的概念介绍,直接聚焦于操作系统设计者和高级软件开发人员所必须掌握的关键技术、设计哲学以及前沿研究方向。我们将从最底层的硬件抽象开始,逐步构建起一个功能完善、性能优越的现代操作系统内核。 第一部分:操作系统的基础与抽象 本部分将系统地介绍操作系统的基本概念、历史演进以及其在多处理器和分布式环境中的角色变化。我们将深入探讨进程与线程的管理模型。这不仅仅是关于创建和销毁,而是深入研究上下文切换的机制、栈帧的布局、寄存器状态的保存与恢复,以及不同调度算法(如分时、优先级、实时调度)在多核环境下的性能权衡与实现细节。 重点章节将剖析中断、异常与系统调用的机制。我们将详细解析从硬件中断向量表(IVT)的设置,到内核态权限提升的过程,以及用户态如何安全地请求内核服务(如`fork()`, `execve()`, `mmap()`)。理解这些底层机制是编写高效设备驱动程序和安全系统软件的前提。 第二部分:内存管理的核心挑战 内存是操作系统最宝贵的资源之一。本书将花费大量篇幅讲解虚拟内存系统的实现。我们将详细拆解分页机制(Paging)的运作,包括页表的结构、多级页表的优化、TLB(Translation Lookaside Buffer)的缓存策略及其对性能的影响。更进一步,我们将研究内存分配策略,对比堆(Heap)分配器(如`dlmalloc`, Jemalloc)的设计哲学,分析内部碎片与外部碎片的控制方法。 对于性能敏感的应用,内存映射(Memory Mapping)至关重要。本书将讲解文件I/O如何通过内存映射实现零拷贝(Zero-Copy)操作,以及`mmap()`在进程间共享内存中的应用。同时,我们也将深入探讨现代操作系统如何处理缺页中断(Page Fault),包括写时复制(Copy-on-Write, CoW)技术的实现,以及在虚拟化环境(如KVM, Xen)下内存虚拟化的复杂性。 第三部分:并发、同步与互斥 并发是现代计算的常态,但也带来了最棘手的同步问题。本部分聚焦于内核同步原语的设计与应用。我们不仅会介绍经典的信号量(Semaphore)、互斥锁(Mutex),还会深入研究屏障(Barrier)、读写锁(R/W Locks)以及更复杂的无锁数据结构(Lock-Free Data Structures)的构建原理。 特别强调的是死锁(Deadlock)的预防、检测与恢复机制。我们将分析银行家算法在资源分配中的局限性,并讨论在现代多核系统中,如何利用硬件原语(如CAS, Load-Linked/Store-Conditional)来实现高效且健壮的并发控制。对于内核开发人员,理解如何正确地处理自旋锁(Spinlocks)与休眠锁(Sleeping Locks)之间的切换至关重要。 第四部分:文件系统与持久化存储 文件系统是用户与持久化数据交互的界面。本书将系统地解析文件系统的结构,从最基础的索引节点(Inode)设计,到目录结构的组织。我们将剖析主流文件系统(如Ext4, XFS, ZFS)的元数据管理策略,特别是数据一致性与日志(Journaling)机制,确保在系统崩溃后数据的完整性。 深入层面,我们将研究块设备的驱动接口和I/O调度器。分析CFQ、Deadline、NOOP等调度算法如何优化磁盘寻道时间,以最小化延迟。对于网络存储,本书会简要介绍NFS、SMB等分布式文件系统的底层RPC机制,并探讨缓存一致性在这些系统中的挑战。 第五部分:调度算法的精妙与实践 调度器是操作系统的“心脏”。本部分专注于CPU调度算法的理论深度与工程实践。我们将超越教科书上的简单介绍,详细分析完全公平调度器(CFS)的红黑树实现、时间片分配的动态调整,以及如何为不同的工作负载(交互式、批处理、实时任务)提供最优的响应时间或吞吐量。 对于实时操作系统(RTOS),我们将探讨硬实时与软实时的区别,以及EDF(Earliest Deadline First)和RM(Rate Monotonic)等调度算法在保证严格时间约束下的应用。本书还将讨论多处理器调度(Multiprocessor Scheduling)的复杂性,包括全局调度(Global Scheduling)与分区调度(Partitioned Scheduling)的优劣,以及缓存对调度性能的隐性影响。 第六部分:系统安全与可靠性 现代操作系统必须具备强大的安全性。本部分将深入探讨权限模型的建立,包括DAC(自主访问控制)和MAC(强制访问控制,如SELinux/AppArmor)的工作原理。我们将分析安全增强的内核设计,如地址空间布局随机化(ASLR)、数据执行保护(DEP/NX位)以及沙箱技术(如Seccomp)如何抵御常见的软件漏洞攻击。 最后,本书还将涉及系统监控与调试。介绍如何使用内核追踪工具(如eBPF, DTrace)进行性能瓶颈分析,以及系统崩溃转储(Crash Dump)的捕获与分析流程,为读者提供构建高可靠性、高安全性的计算系统的全面视角。 本书适合对象: 操作系统内核开发者、系统级软件工程师、对底层计算机制有强烈求知欲的计算机科学专业研究生及高级本科生。掌握C语言,对汇编语言有基本了解的读者将能更好地吸收本书内容。

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目录信息

读后感

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用户评价

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“コンパイラの構成と最適化”这个书名,仿佛一把钥匙,开启了我对计算机核心技术的好奇之门。它不仅仅是一个简单的技术术语的堆砌,而是直指编译器的精髓所在。关于“構成”,我期待着深入了解编译器内部的各个模块是如何协同工作的。从词法分析器如何扫描源代码并生成Token,到语法分析器如何依据文法规则构建出抽象语法树(AST),再到语义分析器如何进行类型检查、作用域解析等。我希望能够理解,编译器是如何将一段看似无序的文本,转化为机器能够理解的结构化信息。这中间涉及到的算法和数据结构,无疑是我学习的重点。而“最適化”更是让我心驰神往。在这个追求极致性能的时代,代码的效率至关重要。我渴望了解,编译器是如何通过各种智能的手段,对生成的代码进行优化,使其运行得更快、占用更少的资源。我期待书中能够详细讲解各种优化技术,例如常量折叠、死代码消除、循环展开、循环不变外提、指令调度等。我尤其关注的是,这些优化技术是如何被实现的,以及它们是如何在保证代码正确性的前提下,最大化程序的性能。我也对书中是否会探讨不同优化策略的权衡和取舍,以及如何针对不同的处理器架构进行性能优化充满好奇。这本书的书名,コンパイラの構成と最適化,给我一种严谨而深邃的学术氛围,它预示着一本能够帮助我建立起坚实编译器理论基础的著作。

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对于“コンパイラの構成と最適化”这本书,我怀着一种期待与些许忐忑的心情。首先,“构成”这个词让我联想到的是其内部如同精密机械般的运作原理。我猜想,本书会对编译器的各个组成部分进行详细的拆解和分析,从前端的词法和语法分析,到中间的语义分析和中间代码生成,再到后端的代码优化和目标代码生成,每一个环节都会被剖析得淋漓尽致。我希望能够深入理解,编译器是如何通过扫描源代码,识别关键字、标识符、运算符等基本元素,并根据语法规则构建出抽象语法树(AST)的。接着,关于语义分析,我迫切想知道编译器是如何检查代码的含义是否合法,比如类型检查、变量作用域的确定等等。而中间代码生成,更是让我好奇,它是如何将程序的逻辑抽象成一种独立于具体硬件的中间表示,以便后续进行独立于前端的优化。更令人兴奋的是“优化”部分。在这个日益强调效率的时代,程序性能的重要性不言而喻。我期待书中能够详细讲解各种高级的优化技术,比如如何通过分析程序的数据流和控制流,找出冗余计算并消除它们,如何对循环结构进行改进以提高缓存利用率,如何进行指令选择和指令调度以最大化流水线的利用率。我特别关注的还有,编译器是如何在优化过程中处理不同指令集架构的差异,以及如何进行一些近似的、启发式的优化来平衡编译时间和优化效果。这本书的书名,コンパイラの構成と最適化,给我一种感觉,它不仅仅是教我“如何构建”编译器,更重要的是教我“如何构建出高效的”编译器。我期望它能够提供一套完整的理论框架,并辅以大量的实例和图示,帮助我这个读者能够真正掌握编译器优化的精髓,从而写出更健壮、更高效的代码。

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“コンパイラの構成と最適化”这个书名,一下子就抓住了我作为一名对底层技术有着浓厚兴趣的读者的眼球。这个书名看似直接,却蕴含着深邃的学问。首先,关于“構成”的部分,我脑海中浮现的是一个层层递进的构建过程。我期待这本书能够详细解析编译器的各个阶段:从前端的词法分析,如何将源代码转化为token流;到语法分析,如何利用上下文无关文法构建出抽象语法树(AST);再到语义分析,如何进行类型检查、变量绑定等,确保代码的逻辑正确性。我希望能够深入理解,编译器是如何在内部表示代码的,以及这些表示是如何被一步步地构建和转换的。而“最適化”更是让我兴奋不已。我深知,一个好的编译器不仅能正确地将代码翻译成机器码,更能生成高效的代码,从而显著提升程序的运行速度和资源利用率。我期待书中能够深入讲解各种经典的优化技术,比如循环优化、数据流分析、控制流分析、常量传播、死代码消除等。我特别想知道,这些优化是如何工作的,它们是如何发现代码中的低效率之处,并进行改进的。我希望能够了解到,编译器在优化过程中是如何权衡编译时间和运行时间,以及如何针对不同的硬件平台做出最佳选择。这本书的书名,コンパイラの構成と最適化,予我一种感觉,它是一部关于如何“制造”高效编译器而非仅仅“使用”编译器的宝典,这对于任何一个想要深入理解计算机工作原理的开发者来说,都具有不可估量的价值。

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这本书的书名,コンパイラの構成と最適化,光是看着就让人有一种深邃而迷人的感觉,仿佛开启了一扇通往计算机科学核心奥秘的大门。我一直对编译器这个领域充满了好奇,它究竟是如何将我们人类可以理解的代码,转化为机器能够执行的低级指令的?这个过程背后究竟蕴藏着怎样的智慧和技术?读到这本书的名字,我内心就燃起了强烈的求知欲,迫不及待地想一探究竟。这本书的书名虽然简练,但却饱含深意,它直接点明了编译器研究的两个核心方面:构成(構成)和优化(最適化)。“构成”意味着这本书很可能会深入剖析编译器的内部结构,例如词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、代码优化以及目标代码生成等各个阶段的原理和实现方法。我期待能够了解到,编译器是如何一步步地解析源代码,构建出内部表示,并最终生成高效可执行程序的。而“优化”则更是让我眼前一亮,这代表着本书不会仅仅停留在编译器功能的实现层面,更会探讨如何让生成的程序运行得更快、占用更少的资源。这对于追求极致性能的开发者来说,无疑是极具吸引力的。我设想着,书中或许会详细讲解各种经典的优化技术,比如循环展开、死代码消除、常量折叠、指令调度等等,并解释它们的工作原理和适用场景。我非常希望能够通过这本书,理解不同优化策略之间的权衡,以及如何在保证正确性的前提下,最大化程序的性能。这本书的书名,コンパイラの構成と最適化,给我的第一印象就是,它是一本内容详实、逻辑严谨的学术著作,可能更偏向于理论研究和深入剖析,而非浅尝辄止的入门介绍。我期待它能够提供扎实的理论基础,帮助我构建起对编译器完整的认知体系。

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当我的目光落在“コンパイラの構成と最適化”这本书名上时,一种莫名的吸引力油然而生。这个书名,简练而精准,仿佛为我打开了一扇通往计算机系统核心的窗户。我一直以来都对“编译器”这个概念充满了敬畏,它是连接高级编程语言与机器语言的桥梁,是软件工程中不可或缺的关键组件。而“构成”二字,预示着本书将带领我深入了解编译器的内部构造,从最基础的词法分析、语法分析,到更复杂的语义分析、中间代码生成。我期待能够理解,编译器是如何解析用户编写的代码,如何构建出能够精确表示代码结构的中间表示,例如抽象语法树(AST)。这其中涉及到的各种算法和数据结构,无疑是我渴望学习的。更令我兴奋的是“优化”这个词。在当今追求极致性能的时代,代码的效率至关重要。我殷切地希望本书能够详尽地介绍各种代码优化技术,比如如何消除冗余计算、如何改进循环结构以提高效率、如何利用寄存器更有效地存储数据等。我希望能了解到,这些优化技术是如何在编译过程中被应用,以及它们如何对最终生成的可执行程序的性能产生深远影响。我对书中可能包含的各种优化策略的权衡和取舍也充满好奇。例如,在优化速度和优化效果之间如何选择?在保证程序正确性的前提下,如何实现最优的性能提升?这本书的书名,コンパイラの構成と最適化,给我一种感觉,它是一本集理论与实践于一体的著作,能够帮助我不仅理解编译器的原理,更能掌握提升程序性能的关键技术。

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“コンパイラの構成と最適化”这个书名,瞬间唤醒了我内心深处对计算机科学底层原理的探索欲。它不仅仅是一个简单的技术标签,更像是一张邀请函,邀请我深入了解计算机如何理解并执行我们的指令。关于“構成”的部分,我期待能够详细了解编译器的整个生命周期,从词法分析器如何将源代码切分成最小的词法单元,到语法分析器如何构建出程序的结构化表示,例如抽象语法树(AST)。我希望能够理解,编译器是如何在内部精确地表示程序的逻辑,以及在这个过程中涉及到哪些关键的算法和数据结构。我对语义分析阶段特别感兴趣,想知道编译器是如何检查代码的含义是否符合逻辑,例如变量是否声明、类型是否匹配等。而“最適化”则是这本书最吸引我的地方。我深知,性能是软件开发中永恒的追求,而编译器优化是实现高性能的关键。我期待本书能够深入阐述各种先进的优化技术,例如数据流分析、控制流分析、别名分析、循环优化、内联展开、死代码消除等等。我希望能够理解,这些优化技术是如何工作的,它们是如何发现代码中的冗余和低效率之处,并进行有针对性的改进。我尤其关注的是,书中是否会讨论如何平衡编译时间和优化效果,以及如何针对不同的硬件架构和运行环境进行个性化的优化。这本书的书名,コンパイラの構成と最適化,给我一种踏实和专业的感受,它暗示着一本内容详实、理论扎实的著作,能够帮助我构建起对编译器设计和优化的全面认知。

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“コンパイラの構成と最適化”这个书名,对于我而言,是一种技术的召唤,一种对底层运作机制的渴望。首先,关于“構成”的部分,我设想它会像剥洋葱一样,一层一层地揭示编译器的内部构造。我期待看到对词法分析器(Lexer)和语法分析器(Parser)的详细阐述,比如它们是如何通过正则表达式和文法规则来识别和组织代码的。我对语法制导翻译(Syntax-Directed Translation)这个概念尤为感兴趣,希望书中能深入讲解如何利用语法规则来驱动语义动作,从而实现对源代码的语义分析和中间代码的生成。我想知道,编译器是如何处理各种复杂的语法结构,如递归、嵌套等,以及如何生成能够准确反映源代码逻辑的抽象语法树(AST)。再者,“最適化”的部分,这正是我最期待的。我希望本书能够深入探讨各种代码优化技术,从基本的常量折叠、死代码消除,到更高级的循环优化、函数内联、别名分析等。我尤其关注的,是书中是否会介绍不同优化阶段的作用,以及它们之间是如何相互配合的。比如,在生成中间代码后进行的全局优化,与在生成目标代码前进行的局部优化,它们各自侧重的方向是什么?我期待书中能够提供一些具体的算法和数据结构,帮助我理解这些优化是如何实现的。另外,对于一些现代编译器中广泛应用的优化技术,如基于数据流分析(Data Flow Analysis)和依赖分析(Dependence Analysis)的优化,我希望能有详尽的介绍。这本书的书名,コンパイラの構成と最適化,给我一种沉甸甸的学术感,它似乎预示着一本需要认真研读,方能领悟其中精髓的宝典,我准备好迎接这场知识的洗礼。

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“コンパイラの構成と最適化”这个书名,在我的脑海中激起了层层涟漪。它不像某些浮于表面的技术书籍,而是直指计算机科学的根本——编译器的设计与实现。首先,“構成”这个词,我将其理解为编译器的内部架构和工作流程。我渴望了解,从前端的词法分析器如何将源代码转化为一系列Token,到语法分析器如何构建出抽象语法树(AST),再到语义分析器如何进行类型检查和作用域分析,以及最终生成中间表示。我希望能深入理解这些阶段背后的算法和原理,例如,解析表达式、语句、函数定义等是如何被准确识别和处理的。同时,“最適化”更是激发了我强烈的学习兴趣。我深知,程序的性能是衡量其优劣的重要标准之一,而编译器优化在其中扮演着至关重要的角色。我期待本书能够详细阐述各种经典的优化技术,例如常量折叠、死代码消除、循环不变外提、代码外展、寄存器分配等。我希望能够理解,这些优化技术是如何通过分析程序的结构和数据流,识别出可以改进的地方,并生成更高效的机器码。我尤其关注的是,书中是否会讨论不同优化策略之间的相互作用和潜在冲突,以及如何设计一个有效的优化流水线。此外,对于一些更高级的优化技术,比如面向特定硬件架构的优化,或者动态优化技术,我也希望能有所了解。这本书的书名,コンパイラの構成と最適化,给我一种沉甸甸的学术厚重感,它暗示着一本需要投入时间和精力去深入钻研的经典之作,我对此充满期待。

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“コンパイラの構成と最適化”这个书名,仿佛是一声古老的召唤,将我引向了计算机科学的深层奥秘。首先,关于“構成”这个概念,我期待它能为我揭示编译器的内部运作机制。我想知道,从最前端的词法分析到最终的目标代码生成,每一个环节是如何精确协同的。我渴望了解,编译器是如何解析源代码中的每一个字符,识别出关键字、标识符、运算符等,并根据语法规则构建出抽象语法树(AST)。更进一步,我希望能深入理解语义分析的原理,例如类型检查、作用域规则的实现,以及中间代码是如何生成的,它为何独立于源语言和目标机器。其次,“最適化”部分更是让我心潮澎湃。在我看来,程序的性能是衡量其价值的重要标尺,而编译器的优化能力直接决定了程序的运行效率。我期待本书能够详尽地介绍各种经典而前沿的优化技术,比如常量折叠、死代码消除、循环优化、函数内联、寄存器分配等。我希望能够理解,这些优化技术是如何通过静态分析来发现代码中的低效率之处,并进行有效的改进。我也对书中是否会涉及如何处理程序中的并发和并行性,以及如何生成针对特定硬件架构的优化代码充满期待。这本书的书名,コンパイラの構成と最適化,给我一种沉甸甸的学术感,它仿佛承诺了一场关于编译器技术深度探索的旅程,我已准备好投入其中,去领略其精妙之处。

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“コンパイラの構成と最適化”这个书名,在我眼中闪烁着智慧的光芒,它直接点明了编译器领域最核心的两大主题。首先,关于“構成”这一部分,我期待它能为我勾勒出编译器的完整蓝图。我想了解,从词法分析、语法分析,到语义分析、中间代码生成,再到代码优化和目标代码生成,编译器是如何一步步地将人类可读的高级语言转化为机器能够执行的低级指令的。我尤其希望能够深入理解,在这些阶段中,各种算法和数据结构是如何被巧妙应用的,例如,正则表达式在词法分析中的作用,文法和解析树在语法分析中的地位,以及抽象语法树(AST)是如何表示程序结构的。接着,“最適化”这个词,更是激起了我对极致性能的无限向往。我深知,一个优秀的编译器能够显著提升程序的运行效率,减少资源消耗。我期待本书能够详细讲解各种代码优化技术,从基本的常量折叠、死代码消除,到更复杂的循环优化、数据流分析、控制流分析、函数内联、指令调度等。我希望能够理解,这些优化是如何被实现的,它们是如何分析程序的行为,并找到可以改进的地方,从而生成更精简、更高效的代码。我甚至期望书中能探讨一些关于编译器优化在现代多核处理器和异构计算环境下的挑战和应对策略。这本书的书名,コンパイラの構成と最適化,给了我一种感觉,它是一部集理论深度与实践指导于一体的著作,能够帮助我全面理解并掌握编译器的强大力量。

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