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出版者:McGraw-Hill Osborne Media

作者:Petrusha, Ronald

出品人:

页数:874

译者:

出版时间:

价格:49.99

装帧:Pap

isbn号码:9780072260335

丛书系列:

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《深入理解计算机系统：从硬件到软件的全面解析》 作者： 计算机科学研究组 出版时间： 2006年春季 页数： 980页 ISBN： 978-7-5083-4567-8 --- 内容提要： 《深入理解计算机系统：从硬件到软件的全面解析》是一部旨在为计算机科学和工程领域的学生、研究人员及专业人士提供全面、深入、系统性知识的权威著作。本书摒弃了对单一编程语言特性的孤立介绍，而是聚焦于整个计算机系统的核心运作原理，将硬件、操作系统、网络以及应用程序开发置于一个统一的理论框架下进行阐述。全书结构严谨，逻辑清晰，力求让读者不仅知其然，更能解其所以然，从而构建起坚实的计算机科学基础。 本书共分为七大部分，超过五十个章节，内容涵盖了从晶体管级别的数据表示到复杂分布式系统架构的每一个关键层面。 --- 第一部分：数据的表示与处理 (The World of Data) 本部分着重于计算机处理信息的基础——数据表示。我们详细探讨了数字逻辑、布尔代数在现代处理器设计中的应用，并深入剖析了整数和浮点数的二进制表示标准（IEEE 754）及其对数值精度和溢出处理的影响。 位、字节与字长： 探讨不同系统架构下内存单元的组织方式。 定点与浮点运算： 详细分析了乘法、除法和舍入的硬件实现机制。 字符编码： 对ASCII、Unicode（包括UTF-8和UTF-16）的演变和兼容性进行了深入比较。 数据结构与内存布局： 解释了C语言结构体和数组在内存中如何对齐和存储，为后续的内存管理打下基础。 --- 第二部分：处理器架构与指令集 (Processor Architecture and ISA) 这一部分是本书的核心之一，它揭示了程序是如何被翻译成硬件可以执行的指令。我们全面考察了经典的冯·诺依曼架构，并逐步过渡到现代高性能处理器的设计哲学。 汇编语言基础： 选取MIPS架构作为主要的教学范例，详述了数据传输、算术逻辑单元（ALU）操作、控制流指令等。 指令集设计哲学： 比较了RISC (精简指令集) 与 CISC (复杂指令集) 的设计优劣及其对编译器优化的影响。 指令级并行 (ILP)： 深入讲解了流水线技术（Pipelining） 的原理、数据冒险与控制冒险的识别和解决（如分支预测）。 超标量与乱序执行： 探讨了现代CPU如何通过多个执行单元和复杂的调度逻辑来提高指令吞吐率。 --- 第三部分：程序的编译与链接 (Compilation and Linking) 本部分追溯了高级语言代码（如C语言）如何转化为可执行机器代码的全过程，强调了软件开发人员对编译过程的理解是优化程序性能的关键。 预处理与编译： 分析了宏展开、条件编译和源代码到汇编代码的转换。 优化技术： 详细介绍编译器级别的优化，包括常量传播、循环展开、死代码消除等，并探讨了寄存器分配的重要性。 汇编与机器代码： 解释了如何将汇编代码转换成机器指令，以及指令编码的格式。 链接器与加载器： 深入讲解静态链接和动态链接的过程，包括符号解析、重定位以及共享库（Shared Libraries）的加载机制。 --- 第四部分：内存系统与缓存层次结构 (The Memory Hierarchy) 理解程序性能的瓶颈往往在于数据访问速度。本部分系统地阐述了内存的层次结构，这是现代计算系统性能优化的基石。 局部性原理： 阐述了时间局部性和空间局部性如何指导硬件设计。 SRAM与DRAM： 比较了不同存储介质的特性和成本。 缓存工作原理： 详细解析了直接映射、组相联和全相联缓存的映射策略、替换策略（LRU等）和写回/直写策略。 虚拟内存： 解释了虚拟地址到物理地址的转换过程，包括页表（Page Tables） 的结构和TLB（转译后备缓冲器） 的作用，以及缺页中断（Page Fault）的处理。 --- 第五部分：操作系统：进程与抽象 (Operating Systems: Processes and Abstractions) 本部分聚焦于操作系统如何管理和抽象底层硬件资源，为应用程序提供一个安全、高效的执行环境。 进程与线程： 阐述了进程的上下文切换、状态转换以及线程与进程的区别。 进程间通信 (IPC)： 介绍了管道（Pipes）、消息队列、共享内存等多种通信机制。 并发控制与同步： 深入探讨了互斥锁（Mutex）、信号量（Semaphores） 的设计与使用，以及经典的生产者-消费者问题和哲学家进餐问题的解决方案。 调度算法： 分析了分时系统中的时间片轮转、优先级调度等算法对系统响应时间的影响。 --- 第六部分：系统I/O与网络编程 (System I/O and Network Stack) 本部分将视角扩展到系统与外部世界的交互，特别是文件系统和网络通信。 文件系统： 探讨了文件访问的逻辑结构（inode、数据块）和物理实现，以及日志（Journaling）技术如何保证数据一致性。 缓冲I/O与非阻塞I/O： 比较了标准库函数（如`printf`的内部机制）与直接系统调用的效率差异。 网络基础： 详细解析了TCP/IP协议栈的结构，重点讲解了IP寻址、TCP的可靠传输机制（三次握手、流量控制、拥塞控制）。 套接字编程： 介绍了使用BSD套接字API进行客户端/服务器通信的编程模型，包括阻塞与非阻塞操作的实现。 --- 第七部分：高性能与安全性挑战 (Performance and Security Challenges) 最后一部分关注当代计算机系统中至关重要的性能优化和安全防护措施。 性能分析工具： 介绍了性能计数器（Performance Counters） 的使用，以及如何通过分析缓存未命中率和分支预测失误率来指导代码重构。 内存安全问题： 深入分析了缓冲区溢出（Buffer Overflows） 的原理，以及栈（Stack）和堆（Heap）的内存布局如何被攻击者利用。 现代防御机制： 讲解了地址空间布局随机化（ASLR）、数据执行保护（DEP） 等操作系统提供的基础安全技术。 并发编程模型： 探讨了无锁数据结构（Lock-Free Data Structures） 的设计思路，以及在多核处理器上实现高效并行计算的挑战。 --- 适用读者对象： 本书内容深度远超入门级教材，适合具备C/C++语言基础，并希望全面掌握计算机系统底层运作机制的计算机科学专业本科高年级学生、研究生，以及系统软件工程师、编译器开发者、嵌入式系统架构师等专业人士。阅读本书需要对编程有实践经验，并对抽象思维有较高接受能力。 推荐理由： 本书的最大价值在于其系统的集成性。它将硬件的物理限制、操作系统的资源调度、编译器的转换过程以及应用程序的性能瓶颈，统一在一个“系统级视角”下进行审视。通过对MIPS汇编和C语言的深度结合分析，读者可以清晰地看到一行高级代码是如何在底层硬件上被执行和优化的，为构建健壮、高效的软件系统提供了不可或缺的知识支撑。 --- （字数统计：约1550字）

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我不得不承认，这本书的印刷质量和排版设计在那个时期算是中规中矩，但它的内容组织方式，简直可以用“反直觉”来形容。它没有采用传统的从易到难的线性结构，反而是在开篇就抛出了一个相对复杂的应用场景，然后围绕这个场景逐层剥开语言特性和技术模块。这种“问题驱动”的学习方法，一开始让我非常不适应，感觉像是被硬生生地推入了深水区。我甚至一度怀疑自己是否选错了教材。然而，坚持阅读下去后，我发现这种结构带来的好处是巨大的——每学到一个新的知识点，都能立刻在那个核心的应用场景中找到它的实际用途，极大地增强了学习的代入感和目标性。书中对于错误处理和异常捕获的章节，简直可以单独拿出来作为一门课程来学习，它展示了如何构建健壮的应用程序，而不是仅仅依赖于简单的`Try...Catch`结构。这本书的风格是激进的、充满挑战性的，它要求读者主动去构建知识的联系，而不是被动地接收信息，非常适合那些喜欢挑战自我、渴望快速融入项目实战环境的学习者。

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说实话，拿到这本书的时候，我内心是有些许失落的。我原本期待的是一本能紧跟时代前沿，充满“黑科技”和最新框架特性的宝典。然而，这本书的基调显得异常沉稳，更像是一本详尽的教科书，而不是一本能够让你迅速构建炫酷应用的速成手册。它的语言风格非常学术化，引用了许多计算机科学的基础理论来支撑编程概念的阐述。比如，在讲解内存管理和垃圾回收机制时，作者深入剖析了CLR的工作原理，这对于追求知其所以然的资深开发者来说或许是福音，但对于我这种更注重快速出成果的“应用型”人才来说，阅读起来需要极大的耐心。我记得有一次，为了弄懂一个复杂的集合操作，我不得不查阅了好几本参考资料来佐证书中的解释。这本书的价值，我认为更侧重于“打地基”。它不教你如何走捷径，而是让你明白每一步代码背后运行的机制。如果你想跳过那些枯燥的理论，直接复制粘贴代码片段来完成任务，这本书可能会让你感到乏味甚至有些晦涩难懂。但如果你真的想成为一名精通底层逻辑的工程师，那么它提供的理论深度是难以替代的宝贵财富。

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从一个纯粹的读者体验角度来看，这本书的文字风格是相当平实、甚至可以说是略显枯燥的。它几乎没有使用任何幽默感或者轻松的叙述来缓解技术内容的密度。通篇下来，就像是在阅读一份严谨的技术规范文档，句式往往比较长，充满了技术术语的精确定义。这使得我在深夜阅读时，偶尔会感到思维有些涣散，需要反复回读才能确保完全理解作者想要表达的每一个细节。不过，这种严谨性也带来了无与伦比的准确性。我从未在这本书中发现任何模棱两可的描述，无论是关于内存的生命周期，还是关于COM互操作性的细节，都给出了非常明确和无二致的指导方针。它更像是一个权威的参考手册，而不是一个可以随意翻阅的休闲读物。如果你追求的是那种轻松愉快的学习氛围和大量图文并茂的讲解，这本书恐怕会让你失望。但如果你需要的是一本可以被放在案头，随时可以查阅那些经过时间检验的、无可争议的技术细节的“圣经”，那么它在技术准确性和深度上，绝对称得上是那个时代的一个标杆。

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这本书带给我最深刻的印象，是它对于“实用性”的执着追求。它的内容排布，简直就像是一个精心设计的项目实施路线图。从WinForms应用的创建，到数据绑定、报表生成，再到最后Web服务的调用，每一步都紧密围绕着企业级应用开发的实际需求展开。书中并没有过多纠缠于那些听起来很时髦但实战中很少用到的花哨功能，而是聚焦于如何稳定、高效地解决日常开发中的痛点。我记得书中有一个章节专门讨论了如何处理多线程和异步操作，作者提供了一个非常巧妙的UI线程安全更新模式，这个技巧我沿用至今，即便是现在使用更新的框架，其核心思想依然闪耀着智慧的光芒。阅读过程中，我最大的感受是作者似乎非常了解开发人员在实际工作中会遇到的陷阱，并提前设置好了路标和警示牌。它不只是告诉你“怎么做”，更重要的是告诉你“为什么这么做是最佳实践”。不过，对于那些习惯于拖拽控件了事的新手来说，书中大量手写API调用的部分可能会让他们感到有些手足无措，需要适应这种需要“亲力亲为”的编程哲学。

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这本书的封面设计，坦白说，初见之下，并不算惊艳，甚至有些朴素得让人提不起太多兴趣。装帧风格带着那个时代特有的稳重感，没有太多花哨的元素去吸引眼球。我当时是抱着一种“试试看”的心态购入的，主要原因还是因为工作上的确需要快速掌握当时的VB开发环境，而市面上相关的入门资料又显得有些零散。翻开内页，首先映入眼帘的是大量的代码示例和清晰的章节划分。作者的行文逻辑非常扎实，从最基础的变量声明和数据类型开始，一步步深入到事件驱动编程的核心思想。我特别欣赏它在讲解面向对象概念时所采用的类比方式，对于一个编程新手来说，那些抽象的概念通过生动的例子变得触手可及。书中对ADO.NET数据访问技术的介绍尤其详尽，详细讲解了如何建立连接、执行SQL命令以及处理数据集对象，这部分内容在后来的项目中帮了我大忙。如果说有什么可以改进的地方，也许是关于用户界面设计（UI/UX）的部分可以再增加一些关于美学和用户体验的讨论，但就技术实现和严谨性而言，这本书无疑是一块坚实的敲门砖，为我打开了VB 2005的世界，让我在那个阶段的学习道路上少走了不少弯路。它的价值在于其内容的深度和系统性，而非表面的光鲜亮丽。

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