具体描述
《面向21世纪高等院校规划教材•C程序设计》不仅对C语言的基本概念和基本知识进行了深入浅出的讲解，同时还将作者多年来在C语言教学过程中积累的经验和体会告诉了读者。在每章的最后，我们为读者提供了有针对性的类型多样的习题，另外，在《面向21世纪高等院校规划教材•C程序设计》最后，还为读者安排了大量综合练习。希望读者学练结合，逐步培养阅读程序和编写程序的能力。
《深入理解计算机系统：从硬件到软件的全面解析》 图书简介 本书并非市面上常见的面向初学者的“C语言入门”或“编程基础”教材。它是一部旨在为读者构建完整计算机科学体系认知的权威指南，聚焦于自底向上、软硬件结合的视角，深度剖析现代计算机系统是如何构造、运作和协同工作的。全书内容紧密围绕着“抽象层级”展开，揭示了从晶体管、逻辑门，到操作系统内核、应用软件之间的复杂映射关系。 第一部分：信息表示与程序编译的底层逻辑 本部分首先从最基础的层面入手，探讨了信息在计算机内部的存储与表示方式。我们摒弃了对简单的十进制转换的浅尝辄止，转而深入研究二进制世界的规则。 整数与浮点数的精确表达： 详细阐述了补码（Two's Complement）在有符号整数运算中的核心作用，以及IEEE 754浮点数标准的结构、精度限制和潜在的陷阱（如非规格化数、无穷大与NaN的计算）。这部分内容对于理解数值计算的误差来源至关重要。 程序是如何被转换成机器码的： 我们将跟踪一个高级语言源代码（不特指C，而是涵盖编译器的通用流程）如何经过预处理、编译、汇编、链接，最终生成可执行的机器代码。重点解析了汇编语言的结构，包括指令集架构（ISA）的基本原理，寄存器的使用约定，以及栈帧（Stack Frame）的建立与维护，这是理解函数调用和安全问题的基石。 链接的奥秘： 深入探讨静态链接与动态链接的机制。读者将了解符号解析、重定位表（Relocation Table）的工作方式，以及共享库（Shared Libraries/DLLs）如何在运行时被加载到进程的地址空间中，实现代码复用。 第二部分：处理器架构与性能优化 这一部分将读者的视野提升到CPU的微观层面，揭示高性能计算背后的工程学原理。 数据通路与控制单元： 解析经典五级流水线处理器的结构，包括取指、译码、执行、访存和写回阶段。重点分析数据冒险、控制冒险（分支预测）是如何通过硬件机制解决的，以及乱序执行（Out-of-Order Execution）对程序执行顺序的重排。 存储器系统的金字塔结构： 存储器层级是现代系统性能的决定性因素。本书不仅介绍L1、L2、L3缓存的结构，更深入讲解了缓存命中/不命中率的计算、写策略（Write-Through/Write-Back）、缓存一致性问题（Cache Coherence）以及多核环境下的伪共享（False Sharing）现象。 向量化与并行指令集： 探讨SIMD（Single Instruction, Multiple Data）技术，如SSE、AVX等指令集如何通过一次操作处理多个数据元素，这是实现高性能科学计算和图形处理的关键技术。 第三部分：操作系统：管理与抽象 操作系统被视为连接硬件与应用软件之间的核心中介。本部分将解构操作系统的核心功能，特别是其提供的抽象机制。 进程与地址空间虚拟化： 详细解释虚拟内存（Virtual Memory）是如何通过页表（Page Tables）将虚拟地址映射到物理地址的。我们将剖析内存保护机制、按需调页（Demand Paging）以及缺页中断（Page Fault）的处理流程。 并发与同步： 这是理解多线程编程的关键难点。本书将超越简单的互斥锁（Mutex），深入分析信号量（Semaphores）、管程（Monitors）的实现原理，并讨论死锁的检测与避免算法。重点将放在无锁数据结构（Lock-Free Data Structures）的设计思路，以应对高并发场景。 I/O系统与设备驱动： 分析各种I/O接口（如DMA、中断驱动I/O）的工作模式，以及操作系统如何通过标准化的系统调用接口（System Calls）向用户程序提供一致的设备访问能力。 第四部分：网络、存储与持久化 本部分关注数据如何在系统间流动以及如何被可靠地存储。 网络协议栈的精髓： 剖析TCP/IP协议栈的每一层，重点在于TCP的拥塞控制算法（如慢启动、竞争窗口）和可靠数据传输机制。讨论Socket编程接口如何将复杂的网络交互抽象化为文件描述符的操作。 文件系统与持久化： 探讨日志型文件系统的结构，如如何利用写前日志（Write-Ahead Logging）来保证事务的原子性和持久性。分析inode结构、数据块的分配策略，以及固态硬盘（SSD）相对于传统机械硬盘（HDD）在底层读写机制上的根本差异。 总结 《深入理解计算机系统：从硬件到软件的全面解析》致力于为读者提供一个统一的、贯穿整个计算技术栈的蓝图。它要求读者具备一定的逻辑分析能力，而非仅仅停留在API的使用层面。本书的目标是让每一位读者都能在面对性能瓶颈、系统崩溃或安全漏洞时，能够清晰地定位问题是出在硬件设计、编译器优化、操作系统调度，还是应用层面的逻辑缺陷。通过对这些核心机制的深刻理解，读者将能够设计出更健壮、更高效的复杂软件系统。本书是软件工程师、系统架构师以及计算机科学专业学生进阶的必备参考书。
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