CSAPP(深入了解计算机系统 英文版)
### CSAPP(深入了解计算机系统 英文版) #### 教材概述 《深入了解计算机系统》是一本在国外广受好评的计算机科学教材,以其清晰、易懂的语言和实用的内容深受学生和教师的喜爱。本书由Randal E. Bryant和David R. O’Hallaron编写,旨在帮助读者理解计算机系统的底层运作原理,尤其是对于那些希望通过编程了解硬件如何工作的程序员来说非常有价值。 #### 关键知识点详解 ##### 1. 信息是特定上下文中的比特 这一概念强调了在计算机系统中,信息是以二进制形式(即0和1的序列)存储和处理的。不同的上下文或应用领域对这些比特的解释方式不同。例如,在文本文件中,比特可能代表字符;而在图像文件中,则可能表示像素的颜色值。 ##### 2. 程序通过其他程序被翻译成不同的形式 程序通常需要经过编译或解释等过程,将其从一种形式转换为另一种形式,以便在计算机上运行。例如,源代码可以被编译器转化为机器码,然后由处理器执行。 ##### 3. 理解编译系统的运作方式至关重要 为了有效地开发和优化程序,理解编译器如何工作是非常重要的。这包括了解编译器如何处理不同的数据类型、控制结构以及优化技术等。 ##### 4. 处理器读取并解释存储在内存中的指令 现代计算机系统中,处理器(CPU)负责执行指令集,而这些指令集通常被存储在内存中。了解处理器如何与内存交互对于理解和优化程序性能非常重要。 - **硬件组织**:介绍了计算机系统的硬件组成,包括处理器、内存、输入/输出设备等。 - **运行 hello 程序**:通过一个简单的“hello world”程序示例,展示了从源代码到可执行程序的整个过程。 ##### 5. 缓存的重要性 缓存是计算机系统中用于加速数据访问速度的关键组件之一。通过将常用数据临时存储在接近处理器的地方,可以显著提高系统的响应速度。 ##### 6. 存储设备形成层次结构 计算机系统中的存储设备按照其速度、容量和成本等因素形成了一个层次结构。高速缓存位于最顶层,随后是主内存、硬盘驱动器等,它们之间的访问速度依次降低但容量逐渐增大。 ##### 7. 操作系统管理硬件资源 操作系统是计算机系统的核心软件,它负责管理和协调硬件资源,以便于应用程序的高效运行。 - **进程**:操作系统通过创建和管理多个进程来支持多任务处理。 - **线程**:线程是进程内的基本调度单元,允许多个线程在同一进程中并发执行。 - **虚拟内存**:虚拟内存技术使得程序可以使用比实际物理内存更多的地址空间。 - **文件系统**:操作系统还提供了一种组织和访问文件的方法,即文件系统。 ##### 8. 系统之间通过网络进行通信 计算机系统通过网络与其他系统通信,这是实现互联网的基础。网络协议和架构的设计对于确保数据的安全传输至关重要。 ##### 9. 程序结构与执行 本书接下来的部分深入探讨了程序的结构和执行机制,包括数据表示、算术运算等方面的内容。 - **信息存储**:详细讨论了二进制数据的不同表示方法,如十六进制表示法、字的定义等。 - **整数表示**:包括无符号整数和有符号整数(补码表示)的概念,以及它们之间的转换规则。 - **整数运算**:涵盖了无符号和有符号整数加法、乘法、除法等操作的实现细节。 - **浮点数**:介绍了浮点数的基本概念及其在IEEE标准中的表示方式,同时还讲解了浮点数运算的原理。 通过上述内容的学习,读者不仅可以了解到计算机系统是如何工作的,还可以掌握如何更高效地编写和优化代码,这对于从事软件开发的人员尤其有益。《深入了解计算机系统》不仅适合初学者作为入门教材,也适用于希望进一步深化理解的高级用户。
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