Computer Systems: A Programmer's Perspective

"深入理解计算机系统-英文原版" 本书《深入理解计算机系统》是Randal E. Bryant和David R. O’Hallaron合著的一本经典教材，旨在帮助程序员从底层到高层全面了解计算机系统的运作机制。书中的内容涵盖了计算机系统的基础概念、程序执行的各个环节以及信息的表示和处理等多个方面。 1. 计算机系统的基础认识 - 信息是具有上下文的位（bits）：计算机系统中的所有数据和指令都是由位组成的，这些位在不同的上下文中有着不同的意义。 - 程序的翻译过程：程序通过编译器和其他工具转换成不同形式，包括源代码、汇编代码和机器代码。 - 理解编译系统的工作原理至关重要：了解编译器如何将高级语言转化为机器可执行的代码，有助于优化程序性能。 2. 处理器与内存交互 - 处理器读取并解释存储在内存中的指令：处理器是计算机的心脏，它执行存储在内存中的指令来完成各种计算和控制任务。 - 硬件系统结构：计算机硬件包括CPU、内存、输入/输出设备等，它们共同构成了一个完整的工作系统。 - 运行示例程序hello：书中可能通过hello程序来演示程序从加载到执行的整个过程。 3. 缓存的作用 - 缓存（Caches）：缓存是提高计算机性能的关键，它存储最近访问过的数据，减少处理器等待内存的时间。 4. 存储设备的层次结构 - 存储设备形成了一个层次结构，从高速缓存到主存，再到硬盘和更慢的外部存储，速度和容量依次降低。 5. 操作系统管理硬件 - 进程管理：操作系统负责创建、调度和销毁进程，以确保多任务的高效运行。 - 线程：线程是轻量级的进程，允许单个进程中并发执行多个代码流。 - 虚拟内存：虚拟内存技术使得程序可以访问超过物理内存大小的地址空间。 - 文件系统：操作系统管理文件，提供对数据的持久化存储和访问。 6. 网络通信 - 系统间通过网络通信：计算机可以通过网络与其他系统交换数据，实现远程协作和资源共享。 7. 程序结构与执行 - 信息的表示和操作：书中详细讨论了信息的存储方式，如十六进制表示、字（words）、数据大小、字节顺序、字符串的表示等。 8. 其他章节内容 - 书中还可能涉及其他主题，如程序的编译和链接、指令集架构、操作系统服务、系统调用、异常处理、内存管理、输入/输出系统、安全性和性能分析等。 通过对这些概念的深入学习，读者不仅能掌握计算机系统的运作机制，还能提升编程和系统设计的能力，更好地理解和优化软件性能。