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計算機系統——從應用程序到底層實現 版權信息
- ISBN：9787111756439
- 條形碼：9787111756439 ; 978-7-111-75643-9
- 裝幀：平裝-膠訂
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
計算機系統——從應用程序到底層實現 本書特色
計算機系統能力是指能夠利用計算機系統層面的基本原理來構建以計算機技術為核心的應用系統，以及解決實際工程問題的能力。對于計算機專業的學生來說，具備全棧貫通的計算機系統能力迫在眉睫。
本書以提升學生計算機系統能力為目標，從程序員的角度介紹計算機系統的基本原理及底層實現機制。在內容編排上，通過一個自創的原型機系統與編譯工具鏈，建立計算機專業核心課程的銜接關系，幫助學生掌握從源代碼到電路級執行全部過程的細節，從而深入理解整個計算機系統。
本書特色：
1.通過一個自創的原型機系統與編譯工具鏈進行知識點的講解與案例演示，使讀者清晰理解代碼的底層運行機制，對照數字邏輯電路課程的學習內容，還可以進一步理解指令的電路級行為。
2.本書采用IA-32/x86-64 + Linux + GCC + C 語言平臺，包括計算機系統概述、信息的表示與處理、*小系統與原型系統、數據與程序的機器級表示、鏈接、存儲、異常處理、優化、簡單CPU設計等內容。基于“快速入門、循序漸進”的原則進行知識點的組織，幫助學生迅速建立整體概念。
3.針對每個知識點，都提供相應的講解視頻和教學案例，這些教學素材已實際應用于國家級一流本科課程的教學中，取得了良好的效果。
計算機系統——從應用程序到底層實現 內容簡介
本書從程序員的角度來詳細說明計算機系統的本質概念，并展示這些概念如何影響應用程序的正確性與性能，強調在實際系統的操作中發現問題、分析問題和解決問題，特別注意引導學生建立“計算機系統”的概念，將程序代碼的編寫、編譯及運行與機器內部特性緊密結合起來。 本書將講解計算機系統中的底層實現過程，引導讀者編寫更高效的程序，成為更有效率的程序員——能夠更有效的找出并消除程序中的bug，能夠更好的進行程序性能調憂，并為以后的計算機類“系統級”課程，如編譯原理、操作系統、網絡原理等的學習打好基礎。
計算機系統——從應用程序到底層實現計算機系統——從應用程序到底層實現 前言
前 言
隨著智能技術的飛速發展，計算機系統能力成為解決我國信息技術發展瓶頸和實施大型工程的關鍵。計算機系統能力是指能夠利用計算機系統層面的基本原理來構建以計算機技術為核心的應用系統，以及解決實際工程問題的能力。對于計算機專業的學生來說，具備計算機系統能力是其相對其他非計算機專業學生的一大優勢，這一點已得到普遍認可，并已在實踐中得到證實。
本書作為“計算機系統”或“計算機系統導論”“計算機系統基礎”課程的教材，從程序員的角度說明了計算機系統的基本原理及底層實現機制，期望程序員能夠成為：
更有效率的程序員—能有效地找出并消除程序中的bug，更好地進行程序性能調優。
更有“底”氣的程序員—能夠深入了解計算機系統中的一些底層實現，能夠結合計算機的底層實現寫出更可靠、更安全的程序。
更為全面的程序員—為后續的計算機“系統”級課程做好準備，提高解決復雜問題、設計復雜系統的能力。
計算機系統——從應用程序到底層實現 目錄
目 錄
前言
第1章 概論1
1.1 計算機系統的基本功能和基本組成1
1.1.1 計算機系統的基本功能1
1.1.2 計算機硬件2
1.1.3 計算機軟件3
1.2 程序的開發與執行過程4
1.2.1 從源程序到可執行程序5
1.2.2 可執行程序的執行過程6
1.2.3 程序中每條指令的執行7
1.3 計算機系統的層次結構9
小結11
第2章 二進制以及信息的組織與表示12
2.1 二進制及進制轉換12
2.1.1 二進制的優勢12
2.1.2 二進制與其他進制12
2.1.3 進制轉換15
2.2 信息的組織與表示17
2.2.1 位、字節、字與雙字17
2.2.2 數據與指令18
2.2.3 大小端19
小結19
習題19
第3章 *小系統與原型系統21
3.1 *小系統21
3.1.1 內存21
3.1.2 中央處理器21
3.1.3 *小系統示例22
3.2 原型系統28
小結33
習題33
第4章 ATT匯編語言34
4.1 機器指令、匯編語言與高級語言34
4.2 ATT匯編語言基礎知識35
4.2.1 數據格式35
4.2.2 訪問信息36
4.2.3 操作數與指示符37
4.2.4 數據傳送指令38
4.2.5 算術與邏輯操作41
4.2.6 控制43
小結47
習題47
第5章 數的表示與處理49
5.1 整數的表示49
5.1.1 整型數據類型49
5.1.2 無符號數的編碼50
5.1.3 補碼編碼51
5.1.4 有符號數與無符號數之間
的轉換53
5.1.5 擴展與截斷55
5.2 整數的運算57
5.2.1 C語言中的相關整型運算57
5.2.2 無符號加法59
5.2.3 補碼加法59
5.2.4 無符號乘法61
5.2.5 補碼乘法61
5.2.6 除以2的冪62
5.3 浮點數62
5.3.1 二進制小數63
5.3.2 IEEE浮點表示法63
5.3.3 浮點運算66
小結69
習題70
第6章 程序的機器級表示72
6.1 控制72
6.1.1 條件碼73
6.1.2 訪問條件碼73
6.1.3 跳轉指令及其編碼74
6.1.4 條件分支76
6.1.5 條件傳送指令78
6.1.6 循環80
6.1.7 switch語句85
6.2 過程87
6.2.1 棧幀結構88
6.2.2 轉移控制89
6.2.3 參數轉移91
6.2.4 遞歸過程95
6.3 數組分配和訪問97
6.3.1 基本原則97
6.3.2 多維數組98
6.4 其他數據結構101
6.4.1 結構101
6.4.2 聯合104
6.5 存儲器越界引用和緩沖區溢出107
小結111
習題111
第7章 鏈接114
7.1 不應忽略的鏈接114
7.2 編譯系統中的鏈接器115
7.3 靜態鏈接116
7.4 目標文件117
7.5 可重定位目標文件118
7.6 符號表和符號122
7.7 符號解析124
7.7.1 解析多重定義的符號124
7.7.2 鏈接靜態庫126
7.7.3 靜態庫解析引用的過程129
7.8 重定位130
7.8.1 重定位表項131
7.8.2 重定位符號引用131
7.9 共享庫132
小結137
習題138
第8章 存儲器層次結構142
8.1 存儲技術142
8.1.1 存儲器的分類142
8.1.2 半導體存儲器143
8.1.3 主存儲器144
8.1.4 磁盤存儲器152
8.1.5 固態硬盤159
8.1.6 存儲技術趨勢160
8.2 局部性162
8.2.1 程序數據引用的局部性162
8.2.2 指令引用的局部性164
8.2.3 局部性小結164
8.3 存儲器層次結構164
8.3.1 存儲器層次結構中的緩存165
8.3.2 概念小結168
8.4 高速緩存169
8.4.1 高速緩存的組織結構169
8.4.2 存儲器層次結構的四個問題172
8.4.3 直接映射高速緩存174
8.4.4 組相聯高速緩存180
8.4.5 全相聯高速緩存181
8.4.6 高速緩存中的寫182
8.4.7 Intel Core i7高速緩存層次
結構182
8.4.8 高速緩存的性能指標183
8.4.9 編寫高速緩存友好的代碼184
小結185
習題185
第9章 異常控制流189
9.1 異常189
9.1.1 異常處理190
9.1.2 異常分類191
9.2 進程193
9.3 進程控制196
9.3.1 獲取進程標識符196
9.3.2 進程的創建197
9.3.3 進程的終止200
9.3.4 子進程回收200
9.3.5 加載并運行程序202
9.4 信號203
9.4.1 信號術語205
9.4.2 信號的發送206
9.4.3 信號的接收209
小結210
習題210
第10章 虛擬存儲215
10.1 地址空間215
10.1.1 物理地址空間215
10.1.2 虛擬地址空間216
10.2 虛存的功能216
10.2.1 虛存的緩存功能216
10.2.2 虛存的存儲管理功能222
10.2.3 虛存的存儲保護功能223
10.3 從虛擬地址到物理地址224
10.3.1 高速緩存結合虛擬存儲器225
10.3.2 快表225
10.3.3 多級頁表226
10.3.4 重看尋址過程227
10.4 Linu
展開全部
計算機系統——從應用程序到底層實現 作者簡介
趙歡，湖南大學二級教授、博士生導師，岳麓學者領軍崗，湖南省芙蓉教學名師，寶鋼優秀教師特等獎、霍英東教育基金會首屈教育教學獎、-華為“智能基座”優秀教師和高校計算機專業優秀教師獎勵計劃獲得者。國家級一流本科專業、國家級一流本科課程、國家精品課程和國家級精品資源共享課負責人，牽頭的教學成果獲2022年國家級教學成果二等獎，主編國家級規劃教材8本。帶領團隊長期致力于計算機系統能力培養教育教學改革，牽頭的“鯤鵬計算機系統能力培養課程群虛擬教研室”獲虛擬教研室建設試點，負責的“計算機系統”課程獲首批國家級一流本科課程。
楊科華，湖南大學副教授、博士生導師，長期致力于計算機系統能力培養教育教學改革，湖南省一流本科課程、華為智能基座金課負責人，首批華為開發者布道師，獲湖南大學優秀教師、湖南大學教學優秀獎等獎項。開發了miniCC工具鏈、VSPM原型機等教學案例，入選“101計劃”實踐平臺成果手冊。
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