深入理解计算机系统·英文版 Computer.Systems.A.Programmer’s.Perspective

（转自豆瓣） 本书适用于那些想要写出更快、更可靠程序的程序员。通过掌握程序是如何映射到系统上，以及程序是如何执行的，读者能够更好的理解程序的行为为什么是这样的，以及效率低下是如何造成的。粗略来看，计算机系统包括处理器和存储器硬件、编译器、操作系统和网络互连环境。而通过程序员的视角，读者可以清晰地明白学习计算机系统的内部工作原理会对他们今后作为计算机科学研究者和工程师的工作有进一步的帮助。它还有助于为进一步学习计算机体系结构、操作系统、编译器和网络互连做好准备。 本书的主要论题包括：数据表示、C程序的机器级表示、处理器结构，程序优化、存储器层次结构、链接、异常控制流、虚拟存储器和存储器管理、系统级I/O、网络编程和并发编程。书中所覆盖的内容主要是这些方面是如何影响应用和系统程序员的。例如，在讲述数据表示时，本书说明了用来表示数字的表示方法是有限的，它能够近似地表示整数和实数，但是这种表示方法是有限制的，程序员必须了解。在讲述高速缓存时，本书讨论了矩阵代码中的循环变量的顺序是如何影响程序的性能的。在讨论网络互连时，本书描述了并发服务器如何能有效地处理来自多个客户端的请求。 本书基于Intel兼容（IA32）机器，在Unix或者相关的操作系统（例如，Linux）上执行C程序。虽然书中包括了一些帮助读者将Java转化成C的提示，但是还是要求读者对C或者C++有一定的了解。 本书英文版久负盛名，被众多专业人士称为“最伟大的计算机教材”之一，著名的美国卡内基梅隆大学计算机科学系一直将本书作为教材使用，程序员眼中的透彻讲述计算机系统的扛鼎之作。作者Randal E. Bryant是卡耐基梅隆大学的计算机科学系主任，ACM和IEEE双院士（Fellow），其研究成果多次获得ACM和IEEE颁发的大奖。 本书共分十三章，分别介绍了信息的表示和处理、程序的机器级表示、处理器体系结构、存储器层次结构、静态和动态链接、虚拟存储器、系统级I/O、网络编程和并发编程等精彩内容。其目的是解释计算机系统的所有本质概念，并向读者展示这些概念是如何实际地影响应用程序的正确性、性能和实用性。与其他主要针对系统构造人员的系统类书籍不同，这本书是写给程序员的，是从程序员的角度来描述的。本书为软件和硬件之间搭起了一个桥梁，它给出了一种帮助读者分别从硬件和软件的角度去理解一个程序及其行为的途径，这也填补了国内计算机系统教学中的一个空白。本书的最大优点是帮助读者理解概念，让读者很清楚地在脑海中构造一个层次型的计算机系统，从最低层数据在内存中的表示（如我们一直陌生的浮点数表示），到流水线指令的构成，到虚拟存储器，到编译系统，到动态加载库，到最后的用户应用。 本书提供了大量的例子和练习及部分答案。尤其值得一提的是，对于每一个基本概念都有相应的笔头或程序试验，加深读者的理解。 《深入理解计算机系统·英文版 Computer.Systems.A.Programmer’s.Perspective》是一本为程序设计人员而著的经典教材，旨在帮助他们深入理解计算机系统，并提高编写程序的效率和可靠性。书中涵盖了从数据表示到处理器结构、程序优化、存储器层次结构、链接、异常控制流、虚拟存储器和存储器管理、系统级I/O、网络编程和并发编程等多个方面，这些都是影响程序员编写的应用程序正确性、性能和实用性的重要因素。 本书采用程序员的视角，详细解释了计算机系统的所有基本概念，并展示这些概念是如何影响应用程序的。书中特别强调了理解概念的重要性，并帮助读者构建一个层次型的计算机系统模型，从最底层的数据表示到流水线指令、虚拟存储器、编译系统、动态加载库，直至用户应用层。 书中的主要内容包括： 1. 数据表示：介绍了数字在计算机中的表示方法，包括整数和实数的有限表示，以及C语言中的位级操作、逻辑操作、移位操作等。 2. C程序的机器级表示：通过汇编代码的形式了解程序是如何映射到硬件上的，包括程序编码、数据格式、信息访问等。 3. 处理器结构：讲述了硬件组织、指令存储和执行等基础知识，以及如何优化程序以提高处理器性能。 4. 存储器层次结构：解释了存储器系统是如何分级的，以及缓存如何影响程序性能。 5. 链接：介绍了程序编译后的链接过程，包括静态链接和动态链接的区别及其影响。 6. 异常控制流：讨论了程序运行过程中出现的异常情况，以及如何处理这些异常。 7. 虚拟存储器和存储器管理：介绍了虚拟存储器的概念和内存管理技术，包括分页和段式管理。 8. 系统级I/O：探讨了文件、管道、设备等I/O相关的系统调用。 9. 网络编程：描述了计算机系统是如何通过网络进行通信的，以及并发服务器的实现方式。 10. 并发编程：解释了并发概念，并展示了如何在程序中实现和管理并发任务。 作者Randal E. Bryant是卡耐基梅隆大学计算机科学系主任，同时也是ACM和IEEE的双院士，其研究成果获得过多项大奖。另一位作者David R. O’Hallaron也对该领域做出了重要贡献。 本书不仅适用于学术研究，也被业界专业人士广泛使用。通过学习本书，读者能够从硬件和软件两个角度深入理解程序的行为，这对于计算机科学研究者和工程师来说是一项必备技能。此外，书中还提供了丰富的实例和练习，帮助读者通过实践来加深理解，并通过答案部分检验学习成果。 值得一提的是，本书虽然主要基于Intel兼容（IA32）的机器和Unix或类似操作系统（例如Linux），但对于理解基本原理和概念具有普遍性，不局限于特定平台。读者应具备C或C++语言的基础知识，以便更好地理解书中内容。