程序员视角的计算机系统英文版

"《计算机系统：程序员视角》英文版，由Randal E. Bryant和David R. O’Hallaron合著，是计算机科学领域的一本经典教材，主要讲解计算机组成原理，适合程序员和计算机科学学生阅读。" 这本书深入探讨了计算机系统的基础知识，从程序员的角度出发，帮助读者理解计算机硬件和软件之间的交互。它涵盖了以下关键知识点： 1. **计算机体系结构**：介绍计算机的基本组件，如CPU、内存、I/O设备等，以及它们如何协同工作执行指令和处理数据。 2. **数据表示与运算**：讨论二进制、十六进制、位操作以及不同数据类型的表示，包括整数、浮点数和字符编码（如ASCII和Unicode）。 3. **指令集架构**：阐述计算机的指令集，包括基本的算术、逻辑指令，控制流程指令，以及内存访问指令，解析汇编语言和其与高级语言的关系。 4. **处理器设计**：讲解CPU的工作原理，包括时钟周期、流水线技术、分支预测和超标量设计，以提高处理器性能。 5. **存储层次结构**：探讨内存层次，从寄存器到高速缓存，再到主存和外部存储，以及它们如何影响程序性能。 6. **虚拟内存**：解释如何通过页表和段表管理内存，实现虚拟地址到物理地址的映射，以及页面替换算法。 7. **输入/输出系统**：讲述设备驱动程序和中断处理，介绍异步I/O和同步I/O的区别，以及DMA（直接内存访问）的工作机制。 8. **网络与并发**：涉及网络协议基础，如TCP/IP，以及多线程、进程通信和同步原语。 9. **编程模型**：探讨C/C++等语言在底层如何映射到计算机硬件，包括指针、类型转换和内存对齐等问题。 10. **性能分析**：介绍性能度量方法，如CPU周期和指令计数，以及如何通过剖析工具来优化程序性能。 该书不仅提供了理论知识，还包含许多实际案例和实验，帮助读者将理论应用到实践中。此外，书中穿插了丰富的图表和例子，以增强理解。这是一本全面而深入的计算机组成原理教程，对于想要深入了解计算机工作原理的程序员和学生来说，具有极高的参考价值。