Modern Compiler Design

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出版者:Springer
作者:Dick Grune
出品人:
页数:846
译者:
出版时间:2016-5-1
价格:USD 99.00
装帧:Paperback
isbn号码:9781493944729
丛书系列:
图书标签:
  • Compiler
  • 编译器
  • 编译原理
  • 程序设计语言
  • 计算机科学
  • 软件工程
  • 代码优化
  • 语法分析
  • 语义分析
  • 目标代码生成
  • 前端后端
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具体描述

"Modern Compiler Design" makes the topic of compiler design more accessible by focusing on principles and techniques of wide application. By carefully distinguishing between the essential (material that has a high chance of being useful) and the incidental (material that will be of benefit only in exceptional cases) much useful information was packed in this comprehensive volume. The student who has finished this book can expect to understand the workings of and add to a language processor for each of the modern paradigms, and be able to read the literature on how to proceed. The first provides a firm basis, the second potential for growth.

深入解析操作系统核心:从原理到实践的全面指南 书名: Operating System Internals: A Comprehensive Guide from Theory to Practice 内容简介: 在当今高度依赖计算的数字世界中,操作系统(OS)作为连接硬件与应用软件的桥梁,其重要性不言而喻。本书旨在为计算机科学学生、系统工程师以及对操作系统底层机制充满好奇的专业人士,提供一个全面、深入且极具实践指导意义的教程。我们摒弃了流于表面的概念介绍,直抵操作系统的核心,剖析其设计哲学、内部结构及其在现代多核、分布式环境下的演进。 第一部分:操作系统基础与架构概述 (Foundations and Architectural Overview) 本部分首先为读者打下坚实的基础。我们将从计算机体系结构的角度出发,探讨硬件抽象层(HAL)如何向上层提供统一的接口。重点分析了操作系统的基本目标——效率、可靠性和安全性——是如何通过特定的设计范式来实现的。 引导过程与启动机制: 详细描述了从固件(如BIOS/UEFI)到内核完全初始化(Kernel Initialization)的完整启动流程,包括内存映射的建立、中断向量表的设置以及第一个用户进程的创建。 内核结构与模式: 深入对比了宏内核(Monolithic Kernel)、微内核(Microkernel)以及混合内核(Hybrid Kernel)的设计哲学及其优劣。我们将以当前主流的Linux和类Unix系统为例,解析模块化设计如何平衡性能与可维护性。 系统调用接口(System Call Interface): 系统调用是用户空间与内核空间交互的唯一合法途径。本章详细阐述了系统调用的实现机制,包括上下文切换的开销、系统调用编号的解析以及参数传递的安全性考量。 第二部分:进程与线程管理——并发的基石 (Process and Thread Management) 并发是现代操作系统的核心挑战。本部分聚焦于进程和线程的生命周期管理、状态转换以及它们在多核处理器上的调度策略。 进程的抽象与上下文: 全面解析进程控制块(PCB)的结构,探讨进程的创建(如`fork()`和`execve()`的细致差别)与终止过程中的资源清理。特别关注了虚拟地址空间(VAS)的布局,包括代码段、数据段、堆(Heap)和栈(Stack)的动态管理。 线程模型与同步原语: 区分了用户级线程和内核级线程的实现方式。随后,深入讲解了实现并发控制的四大基石:互斥锁(Mutex)、信号量(Semaphore)、条件变量(Condition Variable)和屏障(Barrier)。我们不仅阐述了它们的使用场景,更会剖析其底层的原子操作实现(如Test-and-Set, Compare-and-Swap)。 处理器调度算法的深度分析: 摒弃简单的先来先服务(FCFS),本章聚焦于复杂调度器的设计。详细分析了分时(Time-Sharing)、优先级(Priority-based)调度、实时调度(Rate Monotonic, Earliest Deadline First)的数学模型。对Linux的Completely Fair Scheduler (CFS) 进行了详细的源码级追踪,理解其如何通过红黑树实现“虚拟运行时”的公平性分配。 第三部分:内存管理——高效利用有限资源 (Memory Management) 内存是操作系统最宝贵的资源之一。本部分将详细介绍操作系统如何抽象、分配和保护内存,确保多进程的隔离与高效共享。 虚拟内存与分页机制: 详述了从虚拟地址到物理地址的转换过程,包括TLB(Translation Lookaside Buffer)的作用和缓存未命中时的处理流程。我们将构建一个多级页表(如四级页表)的内存映射模型,分析其空间开销与查询时间复杂度。 内存分配策略: 对内核内存分配器(如Slab/SLUB)的设计进行了深入剖析,讨论了伙伴系统(Buddy System)如何处理大块内存的分配与碎片化问题。在用户空间,则对比了`malloc`/`free`的常见实现(如Doug Lea的内存分配器)如何处理堆管理和内存合并。 页面置换算法与缺页中断处理: 详细讲解了OPT、LRU、FIFO等经典置换算法的局限性,并重点分析了工作集模型和改进的NRU算法在实际系统中的应用。缺页中断(Page Fault)的处理流程是本章的核心,涵盖了从硬件陷阱到内核介入、最终恢复进程执行的完整路径。 第四部分:文件系统与持久化存储 (File Systems and Persistent Storage) 文件系统是操作系统的“记忆”。本部分将探索数据如何在磁盘等非易失性介质上组织、存储和检索,以及如何保证数据的一致性和完整性。 磁盘结构与I/O调度: 剖析了机械硬盘(HDD)和固态硬盘(SSD)的物理特性差异,并解释了这些差异如何影响操作系统层面的I/O调度策略(如Elevator算法的演进)。 文件系统结构: 深入研究了传统Unix VFS(Virtual File System)层的抽象作用。详细分析了Ext4/XFS等日志文件系统的元数据结构(Inode、超级块、数据块组),并重点讲解了写时复制(Copy-on-Write, CoW)技术在Btrfs和ZFS中的应用,以增强数据一致性。 数据一致性与恢复: 讲解了日志(Journaling)机制如何确保文件系统在意外断电后能够快速恢复到一致状态。探讨了写屏障(Write Barriers)在保证事务性操作中的关键作用。 第五部分:设备驱动与I/O子系统 (Device Drivers and I/O Subsystems) 设备驱动是操作系统与外部硬件交流的桥梁。本部分关注中断处理、直接内存访问(DMA)以及I/O完成机制。 中断与异常处理: 系统地梳理了中断的产生、中断描述符表(IDT)的查找过程,以及内核如何安全地从中断上下文切换回普通执行流。 设备I/O模式: 对比了轮询(Polling)、中断驱动I/O和DMA(Direct Memory Access)三者的性能特征和适用场景。特别强调了DMA在高性能网络和存储设备中如何减轻CPU负担。 现代I/O框架: 介绍了Linux中的异步I/O(AIO)和IO_uring等新型I/O架构,分析它们如何通过减少系统调用开销和上下文切换次数,极大地提升了I/O密集型应用的性能。 结论与展望: 本书的最终目标是培养读者“像操作系统设计者一样思考”的能力。通过对这些复杂机制的解构与重组,读者将不仅理解“是什么”,更能洞悉“为什么”以及“如何实现”。本书的每一章都提供了大量的伪代码和真实系统的设计权衡示例,确保理论知识能够无缝转化为实际的工程能力,为构建下一代高性能、高可靠性的计算系统奠定坚实的基础。

作者简介

Review

From the reviews of the second edition: This large, updated new edition provides excellent coverage of the design segment. The writing is clear and accessible; the material is well organized and complete; the references are extensive (over 300) and the student exercises are well conceived . the essence of the book is the middle ground between the two: how compilers are structured and how the substructures of a compiler relate to one another. Summing Up: Recommended. Computer science collections, upper-division undergraduates and above. (C. Vickery, Choice, Vol. 50 (6), February, 2013)From the reviews of the second edition: This large, updated new edition provides excellent coverage of the design segment. The writing is clear and accessible; the material is well organized and complete; the references are extensive (over 300) and the student exercises are well conceived . the essence of the book is the middle ground between the two: how compilers are structured and how the substructures of a compiler relate to one another. Summing Up: Recommended. Computer science collections, upper-division undergraduates and above. (C. Vickery, Choice, Vol. 50 (6), February, 2013)"

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我是在一次技术交流会上偶然听说了《Modern Compiler Design》这本书,当时就对其“Modern”这个词产生了浓厚的兴趣。在如今技术日新月异的时代,一本能够紧跟时代步伐,介绍最新编译器设计思想的书籍,显得尤为珍贵。虽然我还没来得及深入阅读,但从目录和章节的概览来看,这本书确实涵盖了许多我之前闻所未闻或者知之甚少的新兴技术和理念。例如,书中可能涉及到的关于函数式编程语言编译器设计,或者是针对特定硬件架构的优化策略,这些都让我感到十分兴奋。我希望这本书能够为我提供一个全新的视角,去审视和理解现代软件开发的底层机制。它不仅仅是学习编译器的工具,更可能是我拓宽技术视野,提升编程思维的催化剂。我期待着在阅读过程中,能够不断地被书中新的知识点所启发,从而激发出更多的创新灵感。

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在翻阅《Modern Compiler Design》这本书时,我最直观的感受就是它在知识的组织和呈现上做得非常出色。作者似乎非常清楚读者的学习曲线,从最基础的语言结构到复杂的代码生成,每一个知识点都安排得恰到好处,不会让你感到茫然,也不会让你觉得枯燥。书中大量的图表和流程图,将原本抽象的概念具象化,极大地降低了理解的难度。我尤其欣赏它在讲解各个分析阶段时,所展示的清晰的数据结构和算法,这对于我这样喜欢刨根问底的读者来说,无疑是极大的满足。它让我不再满足于表面的理解,而是能够深入到其内在的逻辑和实现细节。我相信,通过这本书的系统学习,我能够真正理解编译器的工作原理,甚至能够独立完成一个简单的编译器。这本书不仅为我提供了知识,更重要的是,它教会了我如何去学习和掌握一门复杂的技术。

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对于任何想要深入理解计算机底层运作原理的开发者来说,《Modern Compiler Design》绝对是一本不容错过的佳作。这本书在理论的深度和广度上都达到了一个相当的高度,但更难能可贵的是,它并没有因此变得晦涩难懂。相反,作者在讲解时,总是能够巧妙地将抽象的理论与具体的例子相结合,让那些看似遥不可及的概念变得触手可及。我尤其对书中关于编译器优化的章节充满期待,因为这部分内容直接关系到程序的性能,是我一直以来非常关注的领域。从数据流分析到各种高级优化技术,这本书似乎都给予了充分的介绍。我能够想象,在阅读这些章节时,我会不断地思考如何将这些技术应用到我的日常开发中,从而写出更高效、更优雅的代码。这本书不仅仅是关于编译器的设计,更像是一本关于如何进行系统性思考和解决复杂问题的指南。它教会我如何分解问题,如何识别关键瓶颈,以及如何一步步地构建出能够解决这些问题的系统。

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我之前一直认为,编译器的学习门槛很高,需要扎实的数学功底和抽象思维能力。然而,《Modern Compiler Design》这本书彻底颠覆了我的认知。它以一种非常易懂且富有启发性的方式,为我打开了编译器设计的大门。这本书的语言风格十分亲切,仿佛一位经验丰富的老师在娓娓道来,而不是枯燥的教科书。它没有一上来就抛出大量的复杂公式和理论,而是从最基本、最直观的概念入手,逐步引导读者深入。我特别喜欢书中对于“为什么”的解释,它不仅仅告诉我们“是什么”,更重要的是解释了“为什么要这样做”,这样的设计让我在学习过程中能够真正理解其背后的原理,而不是死记硬背。当我看到书中关于语法制导翻译的讲解时,我仿佛看到了一个清晰的流程图在眼前展开,各种中间代码的生成和转换过程变得如此直观。这本书的结构也非常合理,每一章都在前一章的基础上进行拓展,使得知识体系能够稳固地建立起来。我相信,通过这本书的学习,我不仅能掌握编译器的基本原理,还能培养出解决复杂工程问题的能力。

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作为一个对编译器领域充满好奇的普通开发者,我最近入手了《Modern Compiler Design》这本书,虽然我还没来得及深入阅读,但仅仅是翻阅和初步了解,我就被它严谨的结构和内容的广度所吸引。首先,这本书的装帧就显得非常专业,封面设计简洁大气,纸张质量也很不错,这给我的阅读体验打下了一个良好的基础。我尤其欣赏它在引入编译器概念时所采用的循序渐进的方式,即使是对编译器理论了解不深的读者,也能相对容易地理解其核心思想。书中对于编译器各个阶段的划分清晰明了,从词法分析到代码生成,再到优化,每一个环节都被细致地拆解,并且配有大量的图示和伪代码,这对于我这种视觉型学习者来说,简直是福音。我脑海中已经开始勾勒出如何将这些理论应用到实际项目中,比如如何构建一个更高效的解析器,或者如何优化我正在开发的某个小工具的执行效率。虽然我还没来得及去验证其中的算法实现,但可以预见,这本书将成为我学习编译器设计的宝贵参考资料。它的出现,让我觉得编译器的世界不再那么神秘莫测,而是充满了逻辑和美感,值得我去探索和学习。

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