深入理解计算机系统（英文版·第3版） epub pdf mobi txt 电子书 下载 2024

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编辑推荐

英文原版，原汁原味。影印版采用双色精装印制工艺，提供更加良好的阅读体验

【注：根据原出版社要求，影印版删去了参考文献部分。】

内容简介

　　本书是一本将计算机软件和硬件理论结合讲述的经典教材，内容涵盖计算机导论、体系结构和处理器设计等多门课程。本书*大的特点是为程序员描述计算机系统的实现细节，通过描述程序是如何映射到系统上，以及程序是如何执行的，使读者更好地理解程序的行为，找到程序效率低下的原因。
　　和第2版相比，本版内容上*大的变化是，从以IA32和x86-64为基础转变为完全以x86-64为基础。主要更新如下：
　　· 基于x86-64，大量地重写代码，首次介绍对处理浮点数据的程序的机器级支持。
　　· 处理器体系结构修改为支持64位字和操作的设计。
　　· 引入更多的功能单元和更复杂的控制逻辑，使基于程序数据流表示的程序性能模型预测更加可靠。
　　· 扩充关于用GOT和PLT创建与位置无关代码的讨论，描述了更加强大的链接技术（比如库打桩）。
　　· 增加了对信号处理程序更细致的描述，包括异步信号安全的函数等。
　　· 采用*新函数，更新了与协议无关和线程安全的网络编程。

【特别说明：原出版社授权影印版权时，明确规定不能加参考文献和索引，前言及目录也要翻译为中文，因此本书影印版与原书仍然有所不同】

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，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教授一起教授“计算机系统导论”课程。曾获得卡内基-梅隆大学计算机学院颁发的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。

目录

Preface xix About the Authors xxxv
1 A Tour of Computer Systems 1
1.1 Information Is Bits + Context 3
1.2 Programs Are Translated by Other Programs into Different Forms 4
1.3 It Pays to Understand How Compilation Systems Work 6
1.4 Processors Read and Interpret Instructions Stored in Memory 7
1.5 Caches Matter 11
1.6 Storage Devices Form a Hierarchy 14
1.7 The Operating System Manages the Hardware 14
1.8 Systems Communicate with Other Systems Using Networks 19
1.9 Important Themes 22
1.10 Summary 27 Bibliographic Notes 28 Solutions to Practice Problems 28
Part I Program Structure and Execution
2 Representing and Manipulating Information 31
2.1 Information Storage 34
2.2 Integer Representations 59
2.3 Integer Arithmetic 84
2.4 Floating Point 108
2.5 Summary 126
Bibliographic Notes 127
Homework Problems 128
Solutions to Practice Problems 143
3 Machine-Level Representation of Programs 163
3.1 A Historical Perspective 166
3.2 Program Encodings 169
3.3 Data Formats 177
3.4 Accessing Information 179
3.5 Arithmetic and Logical Operations 191
3.6 Control 200
3.7 Procedures 238
3.8 Array Allocation and Access 255
3.9 Heterogeneous Data Structures 265
3.10 Combining Control and Data in Machine-Level Programs 276
3.11 Floating-Point Code 293
3.12 Summary 309
Bibliographic Notes 310
Homework Problems 311
Solutions to Practice Problems 325
4 Processor Architecture 351
4.1 The Y86-64 Instruction Set Architecture 355
4.2 Logic Design and the Hardware Control Language HCL 372
4.3 Sequential Y86-64 Implementations 384
4.4 General Principles of Pipelining 412
4.5 Pipelined Y86-64 Implementations 421
4.6 Summary 470
4.6.1 Y86-64 Simulators 472
Bibliographic Notes 473
Homework Problems 473
Solutions to Practice Problems 480
5 Optimizing Program Performance 495
5.1 Capabilities and Limitations of Optimizing Compilers 498
5.2 Expressing Program Performance 502
5.3 Program Example 504
5.4 Eliminating Loop Inef.ciencies 508
5.5 Reducing Procedure Calls 512
5.6 Eliminating Unneeded Memory References 514
5.7 Understanding Modern Processors 517
5.8 Loop Unrolling 531
5.9 Enhancing Parallelism 536
5.10 Summary of Results for Optimizing Combining Code 547
5.11 Some Limiting Factors 548
5.12 Understanding Memory Performance 553
5.13 Life in the Real World: Performance Improvement Techniques 561
5.14 Identifying and Eliminating Performance Bottlenecks 562
5.15 Summary 568
Bibliographic Notes 569
Homework Problems 570
Solutions to Practice Problems 573
6 The Memory Hierarchy 579
6.1 Storage Technologies 581
6.2 Locality 604
6.3 The Memory Hierarchy 609
6.4 Cache Memories 614
6.5 Writing Cache-Friendly Code 633
6.6 Putting It Together: The Impact of Caches on Program Performance 639
6.7 Summary 648
Bibliographic Notes 648
Homework Problems 649
Solutions to Practice Problems 660
Part II Running Programs on a System
7 Linking 669
7.1 Compiler Drivers 671
7.2 Static Linking 672
7.3 Object Files 673
7.4 Relocatable Object Files 674
7.5 Symbols and Symbol Tables 675
7.6 Symbol Resolution 679
7.7 Relocation 689
7.8 Executable Object Files 695
7.9 Loading Executable Object Files 697
7.10 Dynamic Linking with Shared Libraries 698
7.11 Loading and Linking Shared Libraries from Applications 701
7.12 Position-Independent Code (PIC) 704
7.13 Library Interpositioning 707
7.14 Tools for Manipulating Object Files 713
7.15 Summary 713
Bibliographic Notes 714
Homework Problems 714
Solutions to Practice Problems 717
8 Exceptional Control Flow 721
8.1 Exceptions 723
8.2 Processes 732
8.3 System Call Error Handling 737
8.4 Process Control 738
8.5 Signals 756
8.6 Nonlocal Jumps 781
8.7 Tools for Manipulating Processes 786
8.8 Summary 787
Bibliographic Notes 787
Homework Problems 788
Solutions to Practice Problems 795
9 Virtual Memory 801
9.1 Physical and Virtual Addressing 803
9.2 Address Spaces 804
9.3 VM as a Tool for Caching 805
9.4 VM as a Tool for Memory Management 811
9.5 VM as a Tool for Memory Protection 812
9.6 Address Translation 813
9.7 Case Study: The Intel Core i7/Linux Memory System 825
9.8 Memory Mapping 833
9.9 Dynamic Memory Allocation 839
9.10 Garbage Collection 865
9.11 Common Memory-Related Bugs in C Programs 870
9.12 Summary 875
Bibliographic Notes 876
Homework Problems 876
Solutions to Practice Problems 880
Part III Interaction and Communication between Programs
10 System-Level I/O 889
11 Network Programming 917
12 Concurrent Programming 971
12.1 Concurrent Programming with Processes 973
12.2 Concurrent Programming with I/O Multiplexing 977
12.3 Concurrent Programming with Threads 985
12.4 Shared Variables in Threaded Programs 992
12.5 Synchronizing Threads with Semaphores 995
12.6 Using Threads for Parallelism 1013
12.7 Other Concurrency Issues 1020
12.8 Summary 1030

前言/序言

　　本书（简称CS:APP）的主要读者是计算机科学家、计算机工程师，以及那些想通过学习计算机系统的内在运作而能够写出更好程序的人。
　　我们的目的是解释所有计算机系统的本质概念，并向你展示这些概念是如何实实在在地影响应用程序的正确性、性能和实用性的。其他的系统类书籍都是从构建者的角度来写的，讲述如何实现硬件或系统软件，包括操作系统、编译器和网络接口。而本书是从程序员的角度来写的，讲述应用程序员如何能够利用系统知识来编写出更好的程序。当然，学习一个计算机系统应该做些什么，是学习如何构建一个计算机系统的很好的出发点，所以，对于希望继续学习系统软硬件实现的人来说，本书也是一本很有价值的介绍性读物。大多数系统书籍还倾向于重点关注系统的某一个方面，比如：硬件架构、操作系统、编译器或者网络。本书则以程序员的视角统一覆盖了上述所有方面的内容。
　　如果你研究和领会了这本书里的概念，你将开始成为极少数的“牛人”，这些“牛人”知道事情是如何运作的，也知道当事情出现故障时如何修复。你写的程序将能够更好地利用操作系统和系统软件提供的功能，对各种操作条件和运行时参数都能正确操作，运行起来更快，并能避免出现使程序容易受到网络攻击的缺陷。同时，你也要做好更深入探究的准备，研究像编译器、计算机体系结构、操作系统、嵌入式系统、网络互联和网络安全这样的高级题目。
　　读者应具备的背景知识
　　本书的重点是执行x86-64机器代码的系统。对英特尔及其竞争对手而言，x86-64是他们自1978年起，以8086微处理器为代表，不断进化的最新成果。按照英特尔微处理器产品线的命名规则，这类微处理器俗称为“x86”。随着半导体技术的演进，单芯片上集成了更多的晶体管，这些处理器的计算能力和内存容量有了很大的增长。在这个过程中，它们从处理16位字，发展到引入IA32处理器处理32位字，再到最近的x86-64处理64位字。
　　我们考虑的是这些机器如何在Linux操作系统上运行C语言程序。Linux是众多继承自最初由贝尔实验室开发的Unix的操作系统中的一种。这类操作系统的其他成员包括Solaris、FreeBSD和MacOS X。近年来，由于Posix和标准Unix规范的标准化努力，这些操作系统保持了高度兼容性。因此，本书内容几乎直接适用于这些“类Unix”操作系统。
　　文中包含大量已在Linux系统上编译和运行过的程序示例。我们假设你能访问一台这样的机器，并且能够登录，做一些诸如切换目录之类的简单操作。如果你的计算机运行的是Microsoft Windows系统，我们建议你选择安装一个虚拟机环境（例如VirtualBox或者VMWare），以便为一种操作系统（客户OS）编写的程序能在另一种系统（宿主OS）上运行。
　　我们还假设你对C和C++有一定的了解。如果你以前只有Java经验，那么你需要付出更多的努力来完成这种转换，不过我们也会帮助你。Java和C有相似的语法和控制语句。不过，有一些C语言的特性（特别是指针、显式的动态内存分配和格式化I/O）在Java中都是没有的。所幸的是，C是一个较小的语言，在Brian Kernighan和Dennis Ritchie经典的“K&R;”文献中得到了清晰优美的描述[61]。无论你的编程背景如何，都应该考虑将K&R;作为个人系统藏书的一部分。如果你只有使用解释性语言的经验，如Python、Ruby或Perl，那么在使用本书之前，需要花费一些时间来学习C。
　　本书的前几章揭示了C语言程序和它们相对应的机器语言程序之间的交互作用。机器语言示例都是用运行在x86-64处理器上的GNU GCC编译器生成的。我们不需要你以前有任何硬件、机器语言或是汇编语言编程的经验。
　　给C语言初学者　关于C编程语言的建议
　　为了帮助C语言编程背景薄弱（或全无背景）的读者，我们在书中加入了这样一些专门的注释来突出C中一些特别重要的特性。我们假设你熟悉C++或Java。
　　如何阅读此书
　　从程序员的角度学习计算机系统是如何工作的会非常有趣，主要是因为你可以主动地做这件事情。无论何时你学到一些新的东西，都可以马上试验并且直接看到运行结果。事实上，我们相信学习系统的唯一方法就是做（do）系统，即在真正的系统上解决具体的问题，或是编写和运行程序。
　　这个主题观念贯穿全书。当引入一个新概念时，将会有一个或多个练习题紧随其后，你应该马上做一做来检验你的理解。这些练习题的解答在每章的末尾。当你阅读时，尝试自己来解答每个问题，然后

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双十一买了很多书，非常棒的体验

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能引进这么多优秀的书籍(????)╭ ～ ?爱你

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很厚的一本书，这次优惠只能买到这本，希望下次优惠能够买到数据库方面的经典教材，书质量一流，经典教材，慢慢阅读，总之，很好，很好，很好啊。

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非常不错的书，原版英文的，赞一个

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忘记评价了，书很好，纸质满分

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