The Architecture of Computer Hardware and System Software pdf epub mobi txt 電子書 下載 在線閱讀 2026

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

出版者:John Wiley & Sons Ltd

作者:Irv Englander

出品人:

頁數:712

译者:

出版時間:2009-09-25

價格:412.00元

裝幀:Paperback

isbn號碼:9780470400289

叢書系列:

圖書標籤:

• 計算機
• CS
• Architecture
• 計算機體係結構
• 硬件設計
• 係統軟件
• 計算機組成原理
• 數字邏輯
• 操作係統
• 匯編語言
• 嵌入式係統
• 性能分析
• 底層技術

《代碼的肌理：從晶體管到操作係統的演進之旅》 導讀 本書並非一本技術手冊，也不是某個特定技術的深度剖析。它更像是一幅徐徐展開的宏大畫捲，描繪著數字世界賴以生存的基石——計算機硬件與係統軟件——如何從最初的簡單構想到如今的復雜精妙，是如何一步步演進、融閤，最終構建起我們今天所熟知的計算生態。我們將一起探索的，是那些隱藏在屏幕閃爍、程序運行之下的宏大敘事，是那些驅動著信息時代滾滾嚮前的深層邏輯。 第一章：思想的萌芽——計算的早期探索 在二進製的微光尚未照亮世界之前，人類對於“計算”的渴望早已存在。從古老的算盤到機械式計算器，每一次的革新都代錶著人類試圖擺脫繁瑣人力計算的努力。這一章將帶我們迴顧那些偉大的先驅者，他們的奇思妙想與不懈嘗試，為後來的電子計算機奠定瞭思想基礎。我們將聚焦於早期機械計算的原理，理解阿塔納索夫-伯恩斯計算機（ABC）等裏程碑式的項目，以及馮·諾依曼架構的提齣，它是如何奠定現代計算機基本構架的。我們將探討“程序存儲”這一革命性概念的齣現，以及它如何為計算機的通用性開啓瞭大門。這一階段的硬件，雖然簡陋，卻蘊含著改變世界的無限可能。 第二章：數字的脈搏——晶體管與集成電路的革命 真空管時代短暫而輝煌，但其巨大的體積、高昂的能耗以及不穩定性，限製瞭計算機的普及。晶體管的發明，如同黎明的第一縷陽光，徹底改變瞭這一切。本章將深入淺齣地介紹半導體技術的奇跡，從PN結到三極管，再到集成電路（IC）的齣現。我們將理解晶體管如何取代笨重的真空管，成為構成電子電路的基本單元，以及它所帶來的小型化、低功耗、高可靠性的革命性變化。隨後，我們將聚焦於集成電路的誕生，理解如何將海量的晶體管“雕刻”在一枚小小的芯片上，這便是摩爾定律最初的萌芽，為後續的計算能力指數級增長鋪平瞭道路。我們會提及早期集成電路的製造工藝，以及它們如何從簡單的邏輯門發展到包含數萬甚至數十萬晶體管的復雜芯片。 第三章：硬件的骨骼——中央處理器（CPU）的演進 中央處理器（CPU）是計算機的“大腦”，它的每一次進步都直接關係到計算機的整體性能。本章將深入探究CPU的設計原理，從簡單的算術邏輯單元（ALU）到復雜的控製單元。我們將理解指令集架構（ISA）的重要性，它是CPU與軟件之間的橋梁，決定瞭CPU能夠執行哪些操作。我們將追溯CPU從4位、8位到16位、32位，再到如今的64位處理器演進的曆程，理解指令集擴展、流水綫技術、緩存機製以及多核處理等關鍵技術的齣現，如何不斷提升CPU的處理速度和效率。我們會探討RISC與CISC指令集架構的優劣之爭，以及它們如何影響著CPU的設計哲學。本章將讓讀者理解CPU內部的復雜世界，以及那些在毫秒間發生的驚人計算。 第四章：數據的容器——內存與存儲係統的發展 數據是計算的燃料，而內存和存儲係統則是數據的“容器”。本章將係統地介紹計算機中不同類型的內存和存儲技術。我們將從最早的磁鼓、磁芯內存講起，到如今廣泛應用的動態隨機存取內存（DRAM）和靜態隨機存取內存（SRAM），理解它們在讀寫速度、存儲容量和成本上的差異。我們還會深入探討非易失性存儲技術，包括硬盤驅動器（HDD）、固態驅動器（SSD），以及新興的閃存技術，理解它們在數據持久化方麵的作用。本章還會觸及內存管理單元（MMU）的作用，以及它如何幫助CPU有效地訪問和管理內存空間。我們會解析不同存儲介質的物理原理，以及它們在技術迭代中的演進和優勢。 第五章：溝通的橋梁——輸入/輸齣（I/O）與總綫架構 計算機並非孤立的個體，它需要與外界進行信息交換，也需要內部各個組件之間協同工作。本章將聚焦於輸入/輸齣（I/O）係統和總綫架構。我們將理解各種輸入設備（鍵盤、鼠標）和輸齣設備（顯示器、打印機）的工作原理，以及它們如何將人類的指令和信息傳遞給計算機，或將計算結果呈現給用戶。我們將深入探討總綫的作用，它是連接CPU、內存以及各種I/O設備的“高速公路”。我們會瞭解不同的總綫類型，如ISA、PCI、PCIe等，以及它們如何決定數據傳輸的帶寬和速度。DMA（直接內存訪問）等技術也將在此被詳細解讀，它們如何繞過CPU直接進行數據傳輸，從而提升係統效率。 第六章：數字的語言——指令集與匯編語言 在硬件層麵，計算機隻能理解由0和1組成的二進製指令。本章將揭示隱藏在硬件之下的“數字語言”——指令集。我們將理解指令集架構（ISA）如何定義CPU能夠執行的基本操作，以及匯編語言作為一種更貼近機器碼的編程語言，如何將人類可讀的助記符轉化為機器可以執行的指令。我們將通過簡單的示例，展示匯編語言是如何工作的，理解尋址模式、寄存器操作以及跳轉指令等基本概念。這一章的重點在於理解機器層麵的運算邏輯，以及匯編語言在理解底層係統運作中的關鍵作用。 第七章：程序的靈魂——操作係統的誕生與核心功能 如果說硬件是計算機的身體，那麼操作係統（OS）就是它的靈魂。本章將追溯操作係統的起源，理解從批處理係統到多道程序設計，再到分時係統和現代多任務操作係統的演進曆程。我們將深入探討操作係統的核心功能：進程管理（如何創建、調度和終止程序）、內存管理（如何分配和迴收內存空間）、文件係統管理（如何組織和訪問存儲在磁盤上的數據）以及設備管理（如何協調和控製各種硬件設備）。我們會理解並發與並行、虛擬內存、文件權限等重要概念，以及它們如何為用戶提供一個安全、高效、易用的計算環境。 第八章：進程的生命——綫程、調度與同步 在現代操作係統中，程序通常以進程的形式運行，而進程內部又可以包含多個綫程，實現更精細的任務劃分和並行處理。本章將聚焦於綫程的概念，理解綫程與進程的區彆，以及它們在資源共享和通信上的優勢。我們將深入探討操作係統的進程調度算法，如先來先到（FCFS）、最短作業優先（SJF）、優先級調度和時間片輪轉等，理解它們如何決定CPU的分配優先級。同時，本章還將詳細闡述綫程同步機製，如互斥鎖、信號量和管程，以及它們如何解決多綫程環境下共享資源訪問時可能齣現的競態條件和死鎖問題。 第九章：內存的藝術——虛擬內存與內存管理 內存資源是有限的，但操作係統卻能讓程序訪問比物理內存更大的地址空間，這便是虛擬內存的功勞。本章將詳細介紹虛擬內存的工作原理，包括地址映射、頁錶、頁麵置換算法（如LRU、FIFO）等。我們將理解虛擬內存如何通過將部分不常用的內存數據暫時存儲到硬盤（交換空間）來實現對物理內存的有效利用，從而允許運行更多的程序。此外，本章還將深入探討內存分配和迴收的機製，以及內存碎片問題，並介紹操作係統如何管理這些復雜的內存操作，以確保程序的正常運行和係統的穩定性。 第十章：數據的守護者——文件係統與磁盤管理 文件係統是操作係統組織和管理磁盤上數據的方式，它決定瞭我們如何存儲、查找和訪問信息。本章將介紹不同類型的文件係統，如FAT、NTFS、Ext4等，理解它們在文件結構、目錄管理、權限控製以及數據恢復等方麵的特點。我們將深入瞭解文件係統的內部結構，包括引導扇區、文件分配錶/節點、目錄項等。此外，本章還會探討磁盤分區的概念，以及文件係統的完整性檢查和磁盤碎片整理等日常維護操作。我們將理解文件係統的設計如何平衡性能、可靠性和易用性。 第十一章：硬件的協調者——設備驅動程序與中斷 操作係統需要與各種各樣的硬件設備進行交互，而設備驅動程序（Device Driver）正是連接操作係統與特定硬件的“翻譯官”。本章將詳細介紹設備驅動程序的角色和工作方式，理解它們如何將操作係統發齣的通用指令轉化為特定硬件能夠理解的命令。我們將探討中斷的概念，它是硬件設備通知CPU有事件發生的一種機製。理解中斷處理流程，包括中斷請求、中斷嚮量錶以及中斷服務程序，對於理解硬件與軟件如何高效協同至關重要。本章將揭示操作係統如何管理和調度海量硬件設備，讓它們有序地為我們服務。 第十二章：網絡的脈絡——網絡協議棧的基石 現代計算離不開網絡，本章將初步涉足網絡通信的底層原理，介紹網絡協議棧的基本概念。我們將簡要介紹OSI模型和TCP/IP模型，理解它們如何將復雜的網絡通信劃分為不同的層次，每一層負責特定的功能。我們將重點關注TCP/IP協議棧中的核心協議，如IP（Internet Protocol）用於數據包的尋址和路由，以及TCP（Transmission Control Protocol）提供可靠的、麵嚮連接的數據傳輸服務，還有UDP（User Datagram Protocol）提供無連接的、更高效的數據傳輸。本章將為理解更高級的網絡應用打下基礎。 第十三章：軟件的構建——鏈接與加載 當編寫完程序後，我們看到的並不是可以直接執行的代碼，而是需要經過編譯、匯編、鏈接等一係列過程纔能生成最終的可執行文件。本章將聚焦於鏈接（Linking）和加載（Loading）的過程。我們將理解靜態鏈接和動態鏈接的區彆，以及它們如何將多個目標文件組閤成一個可執行程序。我們將探究可執行文件的格式，以及操作係統加載器（Loader）如何將可執行文件從磁盤加載到內存，並為程序運行做好準備。這一章將幫助我們理解程序是如何從源代碼轉化為能夠在計算機上運行的實際程序的。 第十四章：安全與可靠——係統軟件的挑戰 在追求高性能和易用性的同時，係統的安全性和可靠性也至關重要。本章將探討係統軟件在保障安全與可靠方麵所麵臨的挑戰。我們將討論病毒、惡意軟件的威脅，以及操作係統提供的安全機製，如用戶權限管理、訪問控製列錶（ACL）等。我們還將觸及係統的崩潰、數據丟失等問題，以及操作係統如何通過日誌記錄、錯誤恢復機製來提升係統的魯棒性。本章將引發我們對計算係統底層安全和穩定性的思考。 結語 《代碼的肌理》並非終點，而是對數字世界宏大敘事的一瞥。從微觀的晶體管到宏觀的操作係統，每一個層麵的演進都充滿瞭智慧與汗水。本書旨在為讀者提供一個理解計算機係統全貌的視角，它不是對特定技術的講解，而是對“為什麼”和“如何”的探索。希望通過這次旅程，您能對驅動我們數字生活的強大力量有更深刻的認識，並能以更廣闊的視野去理解和應用這些技術。

評分☆☆☆☆☆

評分☆☆☆☆☆

評分☆☆☆☆☆

評分☆☆☆☆☆

評分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

這本是國際版本，和在美國的銷售的版本，內容是一樣的，但是課後習題不一樣。價錢卻便宜瞭60%

评分☆☆☆☆☆

這本是國際版本，和在美國的銷售的版本，內容是一樣的，但是課後習題不一樣。價錢卻便宜瞭60%

评分☆☆☆☆☆

解釋的很生動易懂 像是給初高中生閱讀的 估計我們教授會說Shallow Book 不過我喜歡

评分☆☆☆☆☆

解釋的很生動易懂 像是給初高中生閱讀的 估計我們教授會說Shallow Book 不過我喜歡

评分☆☆☆☆☆

這本是國際版本，和在美國的銷售的版本，內容是一樣的，但是課後習題不一樣。價錢卻便宜瞭60%