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出版者:中国电力出版社

作者:尼迈耶

出品人:

页数:843

译者:林琪

出版时间:2004-1

价格:85.00元

装帧:平装

isbn号码:9787508314143

丛书系列:

图书标签:

• Java
• 程序设计
• Programming
• 语言学
• Java编程
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• 软件开发
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• 算法入门
• 开发入门

《深入理解计算机系统：原理、架构与实践》 作者： 计算机科学领域资深研究人员 联合编写 出版社： 科技文库出版社 ISBN： 978-7-5689-XXXX-X 定价： 128.00 元 --- 内容简介 本书旨在为计算机科学、软件工程及相关领域的学习者和专业人士提供一本全面、深入、且极具实践指导意义的参考书。我们聚焦于计算机系统的核心基石——硬件与软件的交互机制、信息如何在不同抽象层次上传递与转化、以及系统性能优化的底层原理。本书不侧重于某一特定编程语言的语法或应用技巧，而是致力于构建一个宏观且扎实的系统级认知框架。 第一部分：从比特到程序——系统基础与数字逻辑 本部分是构建系统理解的基石，深入剖析了计算机如何用电子信号来表示和处理信息。 第一章：信息表示与二进制算术 详细阐述了数据在计算机内部的存储方式，包括定点数、浮点数的 IEEE 754 标准，字符编码（ASCII、Unicode）的演变与挑战。重点分析了二进制加法、减法（补码）、乘法和除法的硬件实现逻辑，以及溢出检测和舍入误差在数值计算中的影响。 第二章：组合逻辑与时序逻辑电路 从最基础的逻辑门（AND, OR, NOT, XOR）出发，构建复杂的组合逻辑电路，如加法器、多路选择器、译码器。随后引入存储元件，讲解锁存器（Latches）和触发器（Flip-Flops）的工作原理，并进一步解释如何利用它们构建寄存器和小型存储器阵列。 第三章：CPU 架构与指令集 介绍经典冯·诺依曼架构的核心组件：算术逻辑单元（ALU）、控制单元（CU）、寄存器组和存储器。深入探讨指令集的CISC 与 RISC 的设计哲学差异，指令的编码格式、寻址模式的复杂性，以及程序如何被翻译成机器码。 第二部分：处理器微架构与指令级并行性 本部分聚焦于现代高性能处理器内部的复杂设计，解释了指令是如何被高效执行的。 第四章：数据通路与控制 详细剖析单周期和多周期数据通路的设计。着重介绍流水线技术（Pipelining）的概念、原理、优势，以及如何解决数据依赖、控制依赖等带来的冲突（Hazard），包括转发（Forwarding）和分支预测机制的初级实现。 第五章：高级指令级并行（ILP）技术 探讨超越简单流水线的技术，如超标量（Superscalar）处理器的工作方式。详细讲解动态调度——Tomasulo 算法，包括保留站（Reservation Stations）、重排序缓冲（Reorder Buffer, ROB）的作用，以及乱序执行（Out-of-Order Execution）如何最大化指令吞吐量，同时保持程序正确的顺序结果。 第六章：内存系统与缓存层次结构 这是性能优化的核心战场。本章系统地介绍了 CPU 寄存器、L1/L2/L3 缓存与主存（DRAM）构成的多级存储体系。深入分析局部性原理（时间局部性和空间局部性），并详细阐述了直接映射、组相联、全相联缓存的命中/未命中处理过程、地址映射、替换策略（LRU 等）以及写回/直写策略。 第三部分：虚拟化、内存管理与操作系统接口 本部分从软件层面审视系统资源的管理，特别是操作系统如何为应用提供抽象和隔离。 第七章：虚拟内存与地址翻译 解释虚拟地址空间的必要性，包括进程隔离和内存抽象。详细描述硬件支持的地址翻译过程：页表结构、多级页表、TLB（Translation Lookaside Buffer）的作用及其对性能的影响。探讨缺页中断（Page Fault）的处理流程。 第八章：进程、线程与并发基础 阐述操作系统如何管理进程的生命周期和上下文切换。区别进程与线程的资源共享模型。介绍并发编程中的基本同步机制，如互斥锁（Mutex）、信号量（Semaphore）的设计原理及其在多核环境下的效率考量。 第九章：系统调用与 I/O 机制 系统地介绍应用程序如何通过系统调用（System Calls）与内核交互，获取底层资源。重点分析不同 I/O 模式的演进，包括阻塞 I/O、非阻塞 I/O，以及I/O 多路复用技术（如 `select`/`poll`/`epoll`）的工作原理和应用场景。 第四部分：链接、加载与系统性能分析 本部分关注程序在被执行前后的准备工作，以及如何测量和理解程序的实际运行表现。 第十章：目标文件格式与链接器 解析可执行目标文件（如 ELF 或 PE 格式）的结构，包括代码段、数据段、符号表等。深入讲解静态链接（重定位、符号解析）和动态链接（共享库、加载时链接）的过程及其对程序部署和内存占用的影响。 第十一章：程序加载与内存映像 解释操作系统如何将链接好的程序加载到虚拟内存中，创建进程映像。探讨堆（Heap）和栈（Stack）的管理机制，以及代码重定位的实际操作。 第十二章：性能测量与性能调优基础 介绍系统级性能分析的工具和方法论（如硬件性能计数器 HPMCs）。分析性能瓶颈的常见来源，包括缓存未命中率、分支预测失误率、内存延迟和锁竞争。提供一套系统化的方法论来识别并定位程序中的性能热点。 --- 适用人群： 计算机科学专业本科生及研究生 希望从底层原理提升软件设计能力的软件工程师 系统程序员、嵌入式开发人员以及对硬件/软件接口感兴趣的读者 本书旨在培养读者“自下而上”的系统思维能力，使他们能够深刻理解上层代码执行的实际开销和潜在限制，从而设计出真正高效、健壮的计算系统。本书内容深度和广度兼具，是理解现代计算体系结构的必备读物。

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这本书的排版和印刷质量简直是业界良心，拿在手上就有一种爱不释手的感觉。纸张的厚度适中，光线反射柔和，长时间阅读眼睛也不会觉得酸涩。更值得称赞的是，书中的代码示例都经过了精心的格式化处理，缩进、对齐都无可挑剔，即便是初学者也能清晰地分辨出逻辑结构。我尤其欣赏作者在讲解复杂概念时所采用的图示。那些流程图和UML图的绘制得极为专业和直观，将抽象的面向对象设计原理具象化，让我这个一直对继承和多态感到困惑的人茅塞顿开。举个例子，关于JVM内存结构的剖析，书中用了一个三维示意图，清晰地展示了堆、栈、方法区、程序计数器之间的动态关系，比我之前在网上看的任何视频教程都要来得透彻。这本书的装帧设计也很有品味，简约而不失厚重感，放在书架上就是一件艺术品。对于注重阅读体验的读者来说，光是翻阅这本书的过程就是一种享受，这绝对不是一本敷衍了事的工具书能比拟的。

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我花了整整一个月的时间才算勉强读完第一遍，最大的感受是作者的知识广度和深度都达到了令人敬畏的水平。这本书的覆盖面远超我的预期，它不仅仅停留在Java基础语法的罗列上，而是深入到了底层机制和设计模式的哲学层面。比如，在讲解并发编程时，它并没有简单地介绍`synchronized`关键字，而是详细对比了`volatile`、`Lock`接口、`AQS`（AbstractQueuedSynchronizer）的设计思想，甚至还追溯到了Java内存模型（JMM）的Happens-Before原则的理论基础。对于一个希望从“会写Java代码”迈向“精通Java开发”的工程师而言，这本书提供了坚实的理论基石。我感觉自己像是在跟着一位经验丰富的架构师进行一对一的辅导，那种被严谨的逻辑和深厚的功底所震撼的感觉，是其他那些只停留在“Hello World”层面的教材无法给予的。每次感觉自己快要理解透彻时，作者总能抛出一个更深层次的问题，逼迫你去思考“为什么”而不是仅仅满足于“怎么做”。

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这本书的叙事风格极其独特，它不是那种冷冰冰的教科书式陈述，反而更像是一场与智者的对话。作者的语言充满了人文关怀和幽默感，即便是最枯燥的类加载过程，也能被他描绘得生动有趣。他善于用生活中的比喻来解释复杂的计算机科学概念。比如，将垃圾回收机制（GC）比作一个不知疲倦的图书管理员，将内存碎片比作图书馆里被随意堆放的书籍。这种叙事方式极大地降低了学习曲线带来的挫败感。我常常在深夜阅读时，被某些精妙的比喻逗得会心一笑，这使得学习过程不再是煎熬，而是一种享受。而且，书中对历史背景的介绍也非常到位，简要提及了Java发展过程中的关键节点和设计决策背后的权衡，让我理解了为什么Java是今天这个样子，而不是简单地接受现状。这种“知其然，更知其所以然”的体验，是阅读其他教材时难以获得的宝贵财富。

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这本书的实战性，说实话，一开始我有些怀疑，毕竟这么厚的内容，很容易沦为纯理论的堆砌。然而，我很快就发现自己错了。作者巧妙地将理论知识融入到了一系列精心设计的、贴近真实工业场景的案例中。这些案例不是那种简单的数据增删改查的小Demo，而是涉及到了日志框架的实现原理、网络通信协议的封装、以及一个迷你版的ORM框架的搭建过程。特别是关于模块化和依赖注入（DI）的章节，书中提供了一个完整的配置文件解析和对象生命周期管理的模拟实现，让我对Spring框架的核心思想有了前所未有的清晰认知。更棒的是，作者在每个案例结束后都会附带一个“性能优化与陷阱”的讨论区，指出了新手最容易犯的错误，以及在面对高并发、大数据量时应该规避的设计缺陷。这使得这本书的价值不仅仅停留在学习语法，更在于培养一种良好的工程习惯和解决实际问题的能力。

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如果说市面上大部分Java书籍是提供一套工具箱，那么这本书更像是一张详尽的藏宝图，不仅告诉你每件工具的用法，还指明了宝藏可能埋藏的深度和方向。这本书的索引和交叉引用做得非常出色，这在如此厚重的参考书中尤其重要。当我阅读到某个新的API时，我能迅速找到它在前几章中是如何被首次引入和铺垫的，这种前后呼应的结构，极大地增强了知识体系的完整性。我发现自己不再需要频繁地在不同章节之间来回翻找，因为作者已经为我规划好了知识的脉络。此外，书中对API的引用标注也非常严谨，几乎每一个关键类或方法都会清晰地标注它在哪个Java版本中引入或修改，这对于需要维护旧系统或关注新特性的开发者来说，是极其重要的参考价值。总而言之，这是一本值得反复阅读、每次都能有所收获的“百科全书”级别的著作。

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2007-8

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