計算機體係結構習題與解答

計算機體係結構習題與解答 pdf epub mobi txt 電子書 下載 在線閱讀 2026

☆☆☆☆☆
出版者:機械工業
作者:[美]NicholasCarter
出品人:
頁數:306
译者:
出版時間:2002-8
價格:30.00元
裝幀:
isbn號碼:9787111104186
叢書系列:全美經典學習指導係列
圖書標籤:
  • 計算機體係結構
  • 計算機組成原理
  • 習題集
  • 教材
  • 教學
  • 考研
  • 復習
  • 計算機科學
  • 數字邏輯
  • 處理器
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具體描述

本書介紹瞭與計算機體係結構相關的各種主題。第1章到第5章介紹瞭計算機體係結構課程中的許多基本概念,包括:數據錶示與算術運算、計算機組織、編程模型、處理器設計。第6章和7章分彆討論瞭流水綫和指令級並行性方法,它們都是影響現代處理器的重要因素。第8章到第10章介紹瞭各種存儲器係統的設計,包括存儲器層次結構、高速緩衝存儲器和虛擬存儲器。第11章討論瞭輸入/輸齣係統。第12章介紹瞭多處理器係統。

通過閱讀本書,讀者能夠迅速瞭解與計算機體係結構相關的各種知識,並將其應用到其他課程的學習和編程實踐中。本書內容全麵,每章均提供瞭大量的實例和習題,是學習計算機體係結構課程的一本極佳教輔材料。

好的,以下是關於一本不同於《計算機體係結構習題與解答》的圖書簡介,力求內容詳實,避免任何人工智能痕跡的語言風格: --- 《現代操作係統設計與實現:內核源碼剖析與實戰》 圖書簡介 在信息技術飛速發展的今天,操作係統作為連接硬件與應用軟件的橋梁,其底層機製的深刻理解對於任何希望從事係統級開發、嵌入式係統設計或高性能計算的工程師而言,都是一項核心競爭力。然而,市麵上許多操作係統教材往往側重於理論概念的闡述,在實際操作和源碼層麵的剖析上略顯不足,使得學習者在麵對復雜的係統調用、中斷處理或內存管理等實際問題時,感到力不從心。 《現代操作係統設計與實現:內核源碼剖析與實戰》正是為彌補這一空白而精心編撰的。本書並非傳統的操作係統原理教材,它更像是一本深入操作係統核心的“手術刀”,旨在帶領讀者以一種實踐驅動的方式,透徹理解一個現代、健壯的操作係統是如何被構建和維護的。 本書的獨特視角與核心內容 本書選擇以一個具有廣泛應用基礎的類Unix內核(例如,基於Linux的精簡內核或一個教學專用的微內核框架)作為分析藍本,通過細緻入微的源碼追蹤,揭示操作係統設計中的關鍵決策點和權衡取捨。 第一部分:啓動與初始化:窺見係統的誕生 本部分將從係統啓動的初始階段開始,詳細解析引導加載程序(Bootloader)如何將內核鏡像加載到內存中,以及硬件初始化過程。我們將深入研究內核入口點(Kernel Entry Point)的匯編代碼,理解CPU從實模式切換到保護模式或長模式的每一步操作。重點關注內存映射的建立,包括頁錶的初始化、物理內存管理器的首次配置。讀者將清晰地看到,一個龐大而復雜的操作係統是如何從零開始,逐步建立起管理自身資源的基礎框架的。 第二部分:進程與綫程管理:調度的藝術 進程和綫程是操作係統的核心抽象。本書將深入分析內核中進程控製塊(PCB)的數據結構,探討上下文切換(Context Switching)的底層機製。我們將剖析調度器(Scheduler)的實現細節,不僅僅停留在理論上的“輪轉”或“優先級”調度,而是詳細對比如完全公平調度器(CFS)等現代算法在實際代碼中的錶現。對於多綫程環境,我們將詳細解讀內核如何通過內核綫程(Kernel Threads)與用戶態綫程的協同工作,處理同步原語(如信號量、互斥鎖)的內核級實現,確保並發操作的正確性與效率。 第三部分:內存管理:資源的精細控製 內存管理是操作係統的靈魂。本書將全麵解析虛擬內存係統的運作原理。我們將逐行分析頁錶(Page Table)的層次結構和TLB(Translation Lookaside Buffer)的管理策略。重點章節會圍繞缺頁中斷(Page Fault)的處理流程展開,展示內核如何在硬件觸發異常時,動態地分配、映射或交換頁麵。對於內存分配器,我們將對比slab分配器、夥伴係統(Buddy System)等不同策略的優缺點,並通過源碼實例展示內核對象是如何被高效分配和迴收的。 第四部分:中斷、異常與係統調用:用戶與內核的接口 係統調用是用戶程序請求操作係統服務的唯一閤法途徑。本書會詳細繪製係統調用處理的完整流程圖,從用戶態的`syscall`指令觸發,到內核中的係統調用分發函數,再到具體服務例程的執行,直至返迴用戶態。此外,對於中斷和異常處理,我們將分析中斷描述符錶(IDT)的配置,以及中斷服務例程(ISR)如何快速、安全地響應硬件事件,並確保中斷的嵌套和恢復機製的正確性。 第五部分:文件係統與I/O子係統:持久化與交互 文件係統是操作係統提供數據持久化能力的關鍵。本書將聚焦於一個經典或現代日誌型文件係統的核心結構,如VFS(虛擬文件係統)層的設計,如何統一不同底層文件係統的接口。我們將剖析緩衝緩存(Buffer Cache)和頁緩存(Page Cache)的工作機製,理解它們如何優化磁盤I/O性能。在I/O子係統部分,本書還將介紹中斷驅動的I/O模式,以及現代塊設備的調度策略。 麵嚮讀者 本書適閤具有C語言基礎和一定計算機體係結構知識的讀者。它特彆推薦給以下人群: 1. 操作係統課程的高級學生:希望超越理論描述,深入理解實際內核如何工作的研究生和高年級本科生。 2. 係統軟件工程師:需要定製內核、開發設備驅動程序或進行性能調優的專業人員。 3. 嵌入式係統開發者:對資源受限環境下的內核裁剪、實時性要求有深入研究需求的工程師。 通過閱讀《現代操作係統設計與實現:內核源碼剖析與實戰》,讀者將不再滿足於“知道”操作係統做什麼,而是能夠“理解”操作係統如何做到這一點,從而具備設計和修改復雜係統的能力。本書的價值在於其將抽象的概念轉化為可驗證、可調試的實際代碼案例,提供瞭一條通往真正的係統級專傢的實踐之路。 ---

作者簡介

目錄資訊

chapter i introd uction
l .l purpose of this book
l .2 background assumed
l .3 material covered
l .4 chapter objectives
l .5 technological trends
l .6 measuring performance
l .7 speedup
l .8 amdahl's law
l.9 s
- solved problems
chapter 2 data representations and computer arithmetic
2. l objectives
2.2 from electrons to bits
2.3 binary representation of positive integers
2.4 arithmetic operations on positive integers
2.5 negative integers
2.6 floating-point numbers
2.7 s
solved problems
.chapter 3 computer organization
3. i objectives
3 .2 introduction
3 . 3 programs
3 .4 operating systems
3 .5 computer oganization
3.6 summary
solved problems
chapter 4 programming models
4. l objectives
4.2 introduction
4.3 types of instructions
4.4 stack-based architectures
4.5 general-purpose register architectures
4.6 comparing stack-based and general-purpose register
architectures
4.7 using stacks to implement procedure calls
4. 8 summary '
solved problems
chapter 5 processor design
5 .l objectives
5 .2 introduction
5 .3 instruction set architecture
5 .4 processor microarchitecture
5.5 s
solved problems
chapter 6 pipelining
6. l objectives
6 .2 introduction
6. 3 pipelining
6.4 instruction hazards and their impact on throughput
6.5 predicting execution time in pipelined processors
6.6 result forwarding (bypassing)
6.7 s
solved problems
chapter 7 instruction-level parallelism
7. l objectives
7 .2 introduction .
7.3 what is instruction-level parallelism?
7.4 limitations of instruction-level parallelism
7.5 superscalar processors
7.6 in-order versus out-of-order execution
7.7 register renaming '
7.8 vliw processors
7.9 compilation techniques for instruction-level palallelism
7.io s
solved problems
chapter 8 memory systems
8. l objectives
8 .2 introduction
8.3 latency, throughput and bandwidth
8.4 memory hierarchies
8.5 memory technologies
8.6 s
solved problems
chapter 9 caches
9. l objectives
9.2 introduction
9.3 data caches, instruction caches, and unified caches
9.4 describing caches
9.5 capacity
9.6 line length
9 .7 associativity
9.8 replacement policy
9.9 write-back versus write-through caches
9. io cache implementations
9.il tag arrays
9.12 hit/miss logic
9.13 data arrays
9. 14 categorizing cache misses
9.15 multilevel caches
9.16 s
solved problems
chapter io virtual nemory
l0.l objectives '
10.2 introduction
10.3 address translation
10.4 demand paging versus swapping
10.5 page tables
10.6 translation lookaside buffers
10.7 proteaion
10.8 caches and virtual memory
10.9 summary
solved problems
chapter il i/o
l l.l objectives
l l.2 introduction
1l.3 i/0 buses
l l.4 interrupts
l i.5 memory-mapped i/o
l l .6 direct memory aceess
i l.7 i/o devices
l l.8 disk systems
11.9 s
solved problems
chapter i 2 multiprocessors
12.1 objectives
12.2 introduction
12.3 speedup and performance
1 2.4 multiprocessor systems
12.5 message-passing systems
l 2.6 shared-memory systems
12.7 comparing message-passing and shared memory
12.8 summary
solved problems
index
· · · · · · (收起)

讀後感

評分☆☆☆☆☆

評分☆☆☆☆☆

評分☆☆☆☆☆

評分☆☆☆☆☆

評分☆☆☆☆☆

用戶評價

评分☆☆☆☆☆

盡管我還沒有深入研究每一個習題的解析,但初步瀏覽下來,我立刻感受到瞭作者在內容編排上的匠心獨到。這套習題集顯然不是簡單地堆砌知識點,而是真正圍繞著核心概念進行瞭深度挖掘。我注意到很多題目都巧妙地將多個模塊的知識點融閤在一起,比如指令集設計與流水綫優化之間的聯係,這種綜閤性的考察方式,非常貼閤實際工程中的問題情境。更值得稱贊的是,解析部分的邏輯嚴謹性。它不僅僅給齣瞭正確答案,更重要的是詳細地展示瞭推導過程和背後的設計哲學,很多地方甚至補充瞭不同解法的優劣對比,這對於培養讀者的批判性思維和工程直覺極為寶貴。這種由淺入深、層層遞進的結構,讓人感覺不是在做題,而是在進行一次係統的思維訓練。

评分☆☆☆☆☆

這本書的排版和視覺呈現,簡直是教科書級彆的典範。每一頁的信息密度控製得恰到好處,既保證瞭內容的充實,又避免瞭視覺上的擁擠感。圖錶的使用尤其齣色,那些關於數據通路、存儲器層次結構和緩存一緻性協議的示意圖,綫條清晰,標注準確,即便是復雜的概念也能通過圖形一目瞭然。我特彆欣賞它在數學公式處理上的細膩。公式的編號、變量的定義都處理得非常規範,使用瞭清晰易讀的字體,極大地降低瞭閱讀理解的難度。相較於一些排版混亂、公式晦澀的舊版教材,這本書的現代感和專業感撲麵而來,讓人在學習過程中感到非常愉悅和高效。

评分☆☆☆☆☆

這本書的包裝和裝幀設計確實讓人眼前一亮。封麵那種深邃的藍灰色調,配上簡潔有力的白色字體,給人一種既專業又現代的感覺。拿到手裏,紙張的質感也挺不錯,厚實且略帶紋理,翻閱起來觸感很舒服,長時間閱讀也不會覺得刺眼或疲勞。裝訂也非常紮實,感覺即便是經常翻閱也不會輕易散架,這對於一本工具書來說簡直太重要瞭。作者在章節布局上也花瞭不少心思,目錄設計得非常清晰,從基礎概念到高級主題的過渡非常自然,讓人一眼就能找到自己需要的部分。而且,在每章的開頭,都有一個簡短的引言,概述本章的重點,這對於快速進入學習狀態非常有幫助。整體來看,這本書的物理呈現完全符閤我對一本優秀教材的期待,每一個細節都透露齣齣版方的用心。

评分☆☆☆☆☆

從一個學習者的角度來看,這本書的價值遠遠超齣瞭其定價。它似乎是為那些真正想要掌握計算機底層原理的人量身定做的。特彆是它對一些“灰色地帶”的處理,比如不同架構之間的權衡取捨,以及現代處理器設計中遇到的實際瓶頸,都有獨到的見解和相應的習題來檢驗讀者的理解深度。這本書的語言風格非常務實,沒有過多冗餘的描述,直擊核心,這對於時間寶貴的學習者來說是巨大的福音。每次翻閱,都感覺自己像是在和一位經驗豐富、思路敏捷的導師對話,他引導你思考的深度和廣度,遠超普通習題集能提供的幫助。

评分☆☆☆☆☆

這本書的實用性簡直是無可挑剔。它的章節劃分似乎是根據一門優秀課程的教學大綱精心設計的,每一個知識點都有相應的練習來固化記憶和應用。我注意到作者很注重理論聯係實際,很多習題的設置都模擬瞭真實硬件環境下的場景,比如計算特定指令集的周期數,或者分析緩存未命中率的影響。這種高度的實踐導嚮,使得學習過程不再是枯燥的理論灌輸,而是變成瞭解決實際問題的過程。我期待著能夠利用這本書來係統性地查漏補缺,相信通過紮實地完成書中的練習,我對底層架構的理解能邁上一個全新的颱階。

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