Computer Systems: A Programmer's Perspective
"深入理解计算机系统(英文)" 是一本由 Randal E. Bryant 和 David R. O’Hallaron 合著的英文书籍,主要探讨计算机系统的底层原理和程序员的视角。该书以 PDF 格式提供,内容涵盖计算机系统的基础知识,包括信息的本质、程序的翻译、处理器的工作方式、缓存的作用、存储设备的层次结构、操作系统对硬件的管理、进程与线程、虚拟内存、文件系统以及网络通信等核心概念。 1. **信息的本质**: 信息不仅仅是二进制位,它是在特定上下文中具有意义的数据。理解信息在不同层次上的表示和处理对于编写高效代码至关重要。 2. **程序的翻译**: 程序在执行前通常需要经过编译器或解释器的转化,形成不同的中间形式,例如汇编代码或机器码。了解这些转换过程可以帮助优化代码性能。 3. **处理器与内存**: 处理器读取并解释存储在内存中的指令。硬件组织结构包括CPU、内存和外设,它们共同协作完成计算任务。书中通过运行“hello”程序的例子来阐述这一过程。 4. **缓存的作用**: 缓存是提高系统性能的关键,因为它们减少了访问慢速主存的次数。理解缓存的工作机制有助于编写更高效的应用程序。 5. **存储设备的层次结构**: 存储设备形成了一个金字塔形的层次结构,从高速缓存到硬盘再到磁带等慢速存储,这种结构旨在平衡速度和容量。 6. **操作系统管理硬件**: 操作系统作为硬件和软件之间的桥梁,负责资源分配、进程管理、线程调度、虚拟内存管理和文件系统管理等。 7. **进程与线程**: 进程是程序的执行实例,而线程是进程内的执行单元。多线程可以提高并发性,但也会引入同步和通信问题。 8. **虚拟内存**: 虚拟内存允许程序使用超过物理内存的地址空间,并通过页面交换技术在内存和磁盘之间动态管理数据。 9. **文件系统**: 文件系统负责组织和管理磁盘上的数据,提供了一种抽象的接口供用户和程序访问和操作文件。 10. **网络通信**: 系统通过网络与其他系统进行通信,涉及协议、端口和数据传输等方面的知识,是分布式计算和云计算的基础。 该书内容丰富,适合对计算机系统有深入研究的读者,通过学习,读者可以更好地理解和优化程序的执行效率,以及解决计算机系统中的各种问题。
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