深入理解计算机系统(英文版)
本书主要介绍了计算机系统的基本概念,包括最底层的内存中的数据表示、流水线指令的构成、虚拟存储器、编译系统、动态加载库,以及用户应用等。书中提供了大量实际操作,可以帮助读者更好地理解程序执行的方式,改进程序的执行效率。此书以程序员的视角全面讲解了计算机系统,深入浅出地介绍了处理器、编译器、操作系统和网络环境,是这一领域的权威之作。深入理解计算机系统各个版本(1张) 本书适合作为计算机及相关专业的本科生教材,同时也适用于编程人员参考阅读 ### 深入理解计算机系统的关键知识点 #### 一、基本信息与概述 《深入理解计算机系统》这本书由Randal E. Bryant和David R. O'Hallaron撰写,是一本介绍计算机系统基本概念的重要著作。该书从程序员的角度出发,详细阐述了计算机系统的各个方面,包括处理器、编译器、操作系统和网络环境等核心组成部分。通过本书的学习,读者可以更加深刻地理解程序是如何在计算机上执行的,并掌握提高程序执行效率的方法。 #### 二、计算机系统的结构与执行 **1.1 信息即上下文中的位** - **基本信息**: 数据在计算机内部以二进制形式表示。 - **关键点**: 无论是文本、图像还是音频,最终都是以位的形式存储在内存中。这种表示方式使得计算机能够处理各种类型的数据。 **1.2 程序通过其他程序被翻译成不同形式** - **基本信息**: 高级语言编写的程序需要经过编译或解释过程转换成机器可识别的指令集。 - **关键点**: 编译过程的重要性在于它不仅将高级语言转化为低级语言,还涉及代码优化等步骤。 **1.3 了解编译系统的工作原理很重要** - **基本信息**: 编译器是连接高级语言和硬件之间的桥梁。 - **关键点**: 掌握编译原理有助于开发者编写更高效、更易于维护的代码。 **1.4 处理器读取并解释存储在内存中的指令** - **硬件组织系统**: 系统硬件组成及其相互作用。 - **运行 hello 程序**: 通过具体实例理解程序如何在计算机上运行。 - **缓存的重要性**: 缓存机制在提高程序执行速度方面的作用。 **1.5 存储设备形成层次结构** - **基本信息**: 不同类型的存储设备根据其访问速度和成本等因素形成了层次结构。 - **关键点**: 这种层次结构确保了数据访问的高效性,同时也满足了对存储容量的需求。 **1.6 操作系统管理硬件资源** - **进程管理**: 操作系统如何管理和调度多个进程。 - **线程管理**: 线程是轻量级进程,操作系统如何处理线程的创建和调度。 - **虚拟内存**: 虚拟内存技术允许程序使用超过物理内存大小的空间。 - **文件系统**: 文件系统的设计和实现,以及操作系统如何管理文件。 **1.7 系统通过网络与其他系统通信** - **基本信息**: 网络通信是现代计算机系统不可或缺的一部分。 - **关键点**: 理解网络协议和技术对于开发分布式应用至关重要。 #### 三、程序结构和执行 **2.1 信息存储** - **十六进制表示法**: 十六进制数用于更简洁地表示二进制数据。 - **字**: 计算机中的字是特定长度的数据单位。 - **数据大小**: 不同的数据类型占用不同的内存空间。 - **地址和字节顺序**: 内存中数据的排列方式及其重要性。 - **字符串表示**: 字符串在内存中的存储方式。 - **代码表示**: 程序代码在内存中的表示形式。 - **布尔代数和环**: 布尔代数的基本概念及其在计算中的应用。 - **C 语言中的位级操作**: 如何在 C 语言中进行位级操作。 - **C 语言中的逻辑操作**: 逻辑操作符的使用及意义。 - **C 语言中的移位操作**: 移位操作符的作用及其应用场景。 **2.2 整数表示** - **整型数据类型**: 不同整型数据类型的定义和用途。 - **无符号和补码编码**: 无符号数和补码表示法的差异。 - **有符号与无符号间的转换**: 在不同类型间进行转换的方法。 - **C 语言中处理有符号和无符号**: 如何在 C 语言中正确处理有符号和无符号整数。 - **数字表示扩展**: 扩展数字位数的影响。 - **数字截断**: 截断数字时需要注意的问题。 - **有符号 vs 无符号**: 在选择使用有符号或无符号整数时的建议。 **2.3 整数运算** - **无符号加法**: 无符号整数加法的实现方法。 - **补码加法**: 补码加法的规则和特点。 - **补码求反**: 补码求反的操作及其意义。 - **无符号乘法**: 无符号整数乘法的过程。 - **补码乘法**: 补码乘法的算法和实现。 - **乘以2的幂**: 快速乘以2的幂的方法。 - **除以2的幂**: 快速除以2的幂的方法。 **2.4 浮点数** - **二进制分数**: 分数部分在二进制下的表示。 - **IEEE 浮点数表示**: IEEE 标准下浮点数的具体格式。 - **示例数值**: 具体数值的例子及其表示方式。 - **舍入**: 舍入误差及其影响。 - **浮点运算**: 浮点数的加减乘除运算。 - **C 语言中的浮点数**: C 语言中如何处理浮点数。 **3.1 历史回顾与现代技术** - **基本信息**: 回顾计算机历史背景,了解现代技术的发展。 - **关键点**: 从早期计算机到现代高性能系统的演变过程中,技术和设计理念的变化。 通过以上内容的详细介绍,《深入理解计算机系统》为读者提供了一个全面且深入的视角来理解计算机系统的核心组成部分及其工作原理。这对于计算机科学专业的学生来说是非常宝贵的学习资料,同时对于任何希望深入了解计算机内部运作的专业人士也非常有用。
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