《程序员视角的计算机系统》第二版:深入解析计算机结构

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"Computer Systems:A Programmer's Perspective 2nd" 是一本由Randal E. Bryant和David R. O'Hallaron合著的计算机科学经典教材,主要探讨了计算机的结构和组成原理,适合程序员和计算机科学学生阅读。 本书旨在帮助读者理解计算机系统的工作方式,从程序员的角度出发,深入浅出地解释了底层硬件与高级编程语言之间的联系。书中涵盖了多个关键知识点: 1. **计算机体系结构**:介绍了计算机的基本组成部分,包括处理器、内存、I/O设备等。读者将学习到CPU如何执行指令、内存层次结构以及存储器的工作原理。 2. **数据表示**:讨论了二进制、十六进制和八进制数制,位操作,浮点数表示,以及如何在计算机中表示字符和字符串。 3. **指令集架构**:涵盖了不同类型的指令,如数据处理指令、控制流指令,以及它们在处理器中的执行过程。此外,还涉及汇编语言和机器码的概念。 4. **程序的执行**:深入解析了编译器和解释器的作用,以及它们如何将高级语言转化为机器可执行的代码。讨论了程序的加载、链接和执行过程。 5. **存储器管理**:涵盖了虚拟内存、分页和分段技术,以及内存分配和回收策略,强调了内存效率和空间管理的重要性。 6. **并发与多线程**:讨论了在多处理器和多核系统中的并发执行,包括线程同步、互斥锁、死锁和活锁等概念。 7. **输入/输出(I/O)系统**:介绍了I/O设备的分类、中断、DMA(直接内存访问)以及设备控制器的工作机制。 8. **计算机安全与性能分析**:探讨了系统安全的威胁,如缓冲区溢出和指针错误,以及如何通过优化技术提升程序性能。 9. **计算机网络与分布式系统**:简要介绍了网络基础知识,如TCP/IP协议栈,以及分布式系统中的通信和协调问题。 通过这本教材,读者不仅能掌握计算机系统的基础知识,还能了解到如何利用这些知识来编写更高效、更安全的程序。书中的实例和练习题有助于巩固理论知识,并将其应用于实际编程场景。 "Computer Systems:A Programmer's Perspective 2nd" 是一本全面而深入的教材,对于想要深入理解计算机系统工作的程序员和学生来说,是一份宝贵的参考资料。