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内容简介
从程序员的视角,看计算机系统!
本书适用于那些想要写出更快、更可靠程序的程序员。通过掌握程序是如何映射到系统上,以及程序是如何执行的,读者能够更好的理解程序的行为为什么是这样的,以及效率低下是如何造成的。粗略来看,计算机系统包括处理器和存储器硬件、编译器、操作系统和网络互连环境。而通过程序员的视角,读者可以清晰地明白学习计算机系统的内部工作原理会对他们今后作为计算机科学研究者和工程师的工作有进一步的帮助。它还有助于为进一步学习计算机体系结构、操作系统、编译器和网络互连做好准备。
本书的主要论题包括:数据表示、C程序的机器级表示、处理器结构,程序优化、存储器层次结构、链接、异常控制流、虚拟存储器和存储器管理、系统级I/O、网络编程和并发编程。书中所覆盖的内容主要是这些方面是如何影响应用和系统程序员的。例如,在讲述数据表示时,本书说明了用来表示数字的表示方法是有限的,它能够近似地表示整数和实数,但是这种表示方法是有限制的,程序员必须了解。在讲述高速缓存时,本书讨论了矩阵代码中的循环变量的顺序是如何影响程序的性能的。在讨论网络互连时,本书描述了并发服务器如何能有效地处理来自多个客户端的请求。
本书基于Intel兼容(IA32)机器,在Unix或者相关的操作系统(例如,Linux)上执行C程序。虽然书中包括了一些帮助读者将Java转化成C的提示,但是还是要求读者对C或者C++有一定的了解。
您可以通过本书的Web网站www.csapp.cs.cmu.edu获得完整的资料,包括实验和作业,授课笔记和代码示例。
本书英文版久负盛名,被众多专业人士称为“最伟大的计算机教材”之一,著名的美国卡内基梅隆大学计算机科学系一直将本书作为教材使用,程序员眼中的透彻讲述计算机系统的扛鼎之作。作者Randal E. Bryant是卡耐基梅隆大学的计算机科学系主任,ACM和IEEE双院士(Fellow),其研究成果多次获得ACM和IEEE颁发的大奖。
本书共分十三章,分别介绍了信息的表示和处理、程序的机器级表示、处理器体系结构、存储器层次结构、静态和动态链接、虚拟存储器、系统级I/O、网络编程和并发编程等精彩内容。其目的是解释计算机系统的所有本质概念,并向读者展示这些概念是如何实际地影响应用程序的正确性、性能和实用性。与其他主要针对系统构造人员的系统类书籍不同,这本书是写给程序员的,是从程序员的角度来描述的。本书为软件和硬件之间搭起了一个桥梁,它给出了一种帮助读者分别从硬件和软件的角度去理解一个程序及其行为的途径,这也填补了国内计算机系统教学中的一个空白。本书的最大优点是帮助读者理解概念,让读者很清楚地在脑海中构造一个层次型的计算机系统,从最低层数据在内存中的表示(如我们一直陌生的浮点数表示),到流水线指令的构成,到虚拟存储器,到编译系统,到动态加载库,到最后的用户应用。
本书提供了大量的例子和练习及部分答案。尤其值得一提的是,对于每一个基本概念都有相应的笔头或程序试验,加深读者的理解。
作者简介
Randal E. Bryant,1981年于麻省理工学院获得计算机博士学位,1984年至今一直任教于卡内基-梅隆大学。现任卡内基-梅隆大学计算机科学学院院长、教授,同时还受邀任教于电子和计算机工程系。他从事本科生和研究生计算机系统方面课程的教学近40年。他和O’Hallaron教授一起在卡内基梅隆大学开设了15-213课程“计算机系统导论”,那便是本书的基础。他还是ACM院士、IEEE院士、美国国家工程院院士和美国人文与科学研究院院士。其研究成果被Intel、IBM、Fujitsu和Microsoft等主要计算机制造商使用,他还因研究获得过Semiconductor Research Corporation、ACM、IEEE颁发的多项大奖。
David R. O’Hallaron卡内基梅隆大学电子和计算机工程系教授。在弗吉尼亚大学(University of Virginia)获得计算机科学的博士学位,2007年-2010年为Intel匹兹堡实验室主任。他教授本科生和研究生的计算机系统方面的课程已有20余年,并和Bryant教授一起开设了“计算机系统导论”课程。曾获得CMU计算机学院颁发的Herbert Simon杰出教学奖。他主要从事计算机系统领域的研究,与Quake项目成员一起获得过高性能计算领域中的高国际奖项——Gordon Bell奖。他目前的工作重点是研究自动分级(autograding)概念,即评价其他程序质量的程序。
深入理解计算机系统是2004年由中国电力出版社出版,作者RandalE.Bryant。
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