1999-2001年度程序员级试题分析与解答 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:清华大学出版社

作者:信息产业部计算机软件专业技术资格和水平考试办公室

出品人:

页数:120

译者:

出版时间:2002-5-1

价格:11.50

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787302054016

丛书系列:

图书标签:

• 程序员
• 考试
• 试题
• 分析
• 解答
• 1999-2001
• 计算机
• 软件工程
• 编程
• 技术
• 历年真题

深入计算机科学前沿：构建高效能系统的底层逻辑与实践 本书聚焦于21世纪初至中期，软件工程与底层系统设计领域的核心挑战与前沿技术演进。它并非简单的时间线回顾，而是对特定历史阶段内，决定软件质量与性能的那些关键技术栈进行系统性的剖析与深入探讨。 本书旨在为具有一定编程基础，渴望理解现代软件系统基石的开发者、架构师以及计算机科学专业的学生提供一个坚实的理论与实践桥梁。我们假定读者对基本数据结构和算法有初步认知，但需要更深层次地理解这些概念是如何在实际的、资源受限的环境中被工程化和优化的。 第一部分：操作系统内核的精细化调优与内存管理艺术（约450字） 本部分将带领读者深入操作系统的“心脏”——内核空间。我们将避开宏观的操作系统概念介绍，直接切入到对系统性能产生决定性影响的细节：进程间通信（IPC）机制的高效实现，特别是基于共享内存、消息队列与信号量在不同负载下的性能权衡。 重点章节将详细解析虚拟内存管理单元（MMU）的工作原理。我们不满足于“分页”和“分段”的教科书定义，而是探究现代操作系统如何通过TLB（Translation Lookaside Buffer）的命中率优化、页面置换算法（如Second-Chance Clock）在多核环境下的并发安全实现，来最小化Cache Miss和TLB Miss带来的延迟。对于内核级的并发控制，我们将剖析自旋锁（Spinlocks）与互斥量（Mutexes）在不同粒度锁粒度下的适用场景，以及无锁数据结构（Lock-Free Data Structures）的设计范式及其在高性能服务器中的应用潜力。此外，对I/O子系统的分析将聚焦于中断处理的延迟优化，如何通过中断亲和性（IRQ Affinity）和批量处理来提高吞吐量，为后续的网络与存储性能优化打下坚实基础。 第二部分：编译技术与程序优化：从源代码到机器码的性能雕琢（约400字） 本部分侧重于编译器前端与后端对最终执行效率的影响。我们将探讨如何有效利用静态分析工具来揭示代码中的潜在性能陷阱，而非仅仅依赖运行时剖析。核心内容包括：现代编译器（如GCC/Clang的早期优化阶段）如何执行过程间常量传播（Interprocedural Constant Propagation, ICP）与死代码消除（Dead Code Elimination）。 深入到代码生成阶段，本书将详细分析指令选择与寄存器分配的算法复杂性。特别地，对于RISC架构下的指令集，我们将阐述延迟槽填充（Delay Slot Filling）的技术细节及其在流水线（Pipeline）中的作用。读者将学习如何阅读和解释汇编输出，识别出编译器生成的“次优”代码，并反向指导C/C++源代码的重构，以更好地契合目标硬件的执行模型。对于循环优化，我们将聚焦于软件流水线（Software Pipelining）、循环展开（Loop Unrolling）与分块（Blocking）技术，这些都是在处理密集型数值计算时不可或缺的优化手段。 第三部分：网络协议栈的深度解析与低延迟编程（约350字） 本部分聚焦于网络通信的效率瓶颈。我们不仅会回顾TCP/IP协议簇的标准工作原理，更重要的是，分析在高峰值（High-Throughput）场景下，协议栈在操作系统内核中引发的上下文切换与数据拷贝问题。 内容将详细阐述零拷贝（Zero-Copy）技术，如`sendfile()`和`splice()`在实现文件数据传输时的机制，以及它们如何绕过用户空间，极大地减少CPU开销。对于应用层网络编程，本书将对比Reactor模式与Proactor模式的优劣，并详细讲解如何设计高效的事件驱动模型。我们将深入分析Epoll（Linux）和Kqueue（BSD/macOS）的内部实现差异，尤其是它们如何通过内核的事件通知机制，避免了传统`select()`/`poll()`的性能瓶颈，实现数万并发连接的高效管理。 第四部分：数据库事务模型与并发控制的工程权衡（约300字） 本部分讨论数据持久化层面的高性能挑战。数据库系统的核心在于其事务处理的正确性与并发访问的效率之间的平衡。我们将聚焦于ACID特性的工程实现，特别是隔离级别（Isolation Levels）在实际数据库引擎中的代价模型。 重点分析两阶段锁定（2PL）协议的改进，如乐观并发控制（OCC）与多版本并发控制（MVCC）的适用性分析。读者将理解，在读密集型负载下，MVCC如何通过维护数据快照来显著减少读操作的阻塞，以及在写竞争激烈的场景下，两阶段锁定（特别是串行化级别）如何成为性能的瓶颈。此外，我们将探讨B+树索引结构在磁盘I/O约束下的优化策略，例如索引的物理顺序维护与缓冲池（Buffer Pool）的预热机制，这是确保查询延迟稳定性的关键。 本书的价值在于，它提供了一个从硬件抽象层（操作系统内核）到应用服务层（网络与数据存储）的完整技术视图，帮助读者建立起对高性能软件系统设计所需的底层洞察力。

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