普通高等教育"十一五"国家级规划教材（上） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:谢毅斌

出品人:

页数:289

译者:

出版时间:2008-11

价格:29.00元

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isbn号码:9787811342192

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书籍：《深入理解计算机系统：从硬件到软件的全面解析》 书籍简介 《深入理解计算机系统：从硬件到软件的全面解析》是一部旨在为读者构建完整、系统且深入的计算机系统知识体系的专著。本书超越了传统教科书中对单一技术点（如数据结构或操作系统）的孤立讲解，而是将计算机系统视为一个不可分割的整体，从最底层的电子信号，逐步向上构建出我们日常接触的应用程序。 本书的编写哲学在于强调“系统性思维”和“底层原理的实践意义”。我们相信，只有真正理解了程序是如何在硬件上执行的，才能写出更高效、更健壮、更具性能优势的软件。 第一部分：数据的表示、存储与计算（硬件的基石） 本部分是理解整个计算机系统的起点。我们将从最基础的比特（Bit）和字节（Byte）讲起，深入探讨数字逻辑如何映射到物理实现。 第一章：信息的表示与处理 本章详细剖析了计算机如何表示和操作数据。我们不会停留在浮光掠影的介绍，而是深入讲解： 整数表示： 原码、反码、补码的数学原理及其在加减运算中的效率优势。特别是溢出（Overflow）的概念，如何从数学层面理解其在底层发生的机制。 浮点数标准（IEEE 754）： 深入解析单精度和双精度浮点数的格式（符号位、指数、尾数），并重点探讨浮点运算的精度损失问题，这对金融计算和科学模拟至关重要。 文本与字符编码： 从 ASCII 到 Unicode 的演变历程，UTF-8 编码的可变长度特性及其在内存和网络传输中的影响。 第二章：指令集架构（ISA）与处理器 本章是连接软件和硬件的桥梁。我们聚焦于 x86-64 架构（现代主流架构），但会用抽象的视角来讨论通用原则。 汇编语言导论： 学习如何“阅读”机器码的抽象表示——汇编语言。我们将详细解析常见的指令集（如数据移动、算术逻辑单元操作、控制流指令）。 处理器微架构概述： 介绍指令执行的流水线（Pipeline）概念，理解指令级并行（ILP）的概念，以及分支预测（Branch Prediction）如何显著提升性能，以及错误的预测带来的代价。 栈帧与函数调用约定： 详细剖析函数调用过程中参数传递、局部变量存储、返回地址保存所涉及的栈帧结构，这是调试和理解递归、迭代等结构的关键。 第二部分：程序的组织与实现（软件的构造） 本部分将视角提升到编译、链接和执行的层面，探讨源代码如何变成在处理器上运行的机器代码。 第三章：程序编译与链接 理解编译过程是优化性能的第一步。本书将跟踪一个 C 语言源文件（`.c`）经历的完整生命周期： 预处理： 宏展开、头文件包含的机制。 编译： 词法分析、语法分析、语义分析，到生成汇编代码的过程。重点讨论编译器的优化技术，如常量折叠、循环展开和函数内联（Inlining）。 汇编与链接： 目标文件（Object File）的结构（.o 文件），符号解析，以及静态链接器如何将多个模块组合成可执行文件。我们还将介绍重定位（Relocation）的概念。 第四章：程序与内存 内存是程序运行的物理载体。本章深入探讨操作系统如何为程序划分和管理内存空间。 逻辑地址与物理地址： 区分程序看到的地址（虚拟地址）和硬件实际操作的地址（物理地址）。 内存布局： 详细解析一个运行中的程序在内存中的各个区域（代码段、数据段、堆、栈），以及它们各自的增长方向和用途。 堆（Heap）管理： 深入探讨动态内存分配器（如 `malloc` 和 `free`）的内部工作原理，包括空闲链表、边界标签等管理技术，以及内存碎片化问题。 第三部分：性能、并发与系统接口（效率与交互） 本部分关注如何让程序运行得更快、更稳定地处理多个任务，以及如何与操作系统进行高效交互。 第五章：CPU 缓存与内存层级结构 性能瓶颈往往出在内存访问上。本章是性能优化的核心理论基础。 存储器层次结构： 从寄存器到主存，再到磁盘的完整速度与容量对比。 缓存工作原理： 深入剖析 L1、L2、L3 缓存的工作方式，包括缓存块（Cache Block）、组相联（Set-Associativity）、写分配策略等关键概念。 局部性原理（Locality）： 详细阐述时间局部性和空间局部性如何影响数据访问效率，并给出针对性优化代码的策略，例如矩阵转置如何优化缓存命中率。 第六章：虚拟内存与地址翻译 现代操作系统都是基于虚拟内存机制运行的。本章将揭示地址翻译的奥秘。 页表（Page Table）： 虚拟页号到物理页号的映射机制，多级页表结构的必要性。 TLB（Translation Lookaside Buffer）： 处理器缓存地址翻译结果的机制，以及 TLB Miss 的性能影响。 缺页中断（Page Fault）： 操作系统如何响应缺页中断，并将数据从二级存储（硬盘）调入主存的过程，理解这种机制如何实现内存保护和高效的内存共享。 第七章：并发编程与线程 现代应用几乎都依赖并发来提升响应速度和资源利用率。 进程与线程的对比： 它们在资源共享和上下文切换上的根本区别。 并发的挑战： 深入分析竞态条件（Race Conditions）、死锁（Deadlock）的成因。 同步机制的实践： 详细讲解互斥锁（Mutex）、信号量（Semaphore）以及条件变量（Condition Variables）的正确使用方法，并强调原子操作（Atomic Operations）在构建更细粒度同步原语中的作用。 第八章：系统级 I/O 与网络编程 本书的收官部分关注程序如何与外部世界交互。 系统调用（System Call）： 用户态到内核态的切换机制，理解系统调用的开销。 文件 I/O 优化： 缓冲 I/O 与直接 I/O 的性能差异，以及 `read/write` 操作在内核和用户空间的数据拷贝过程。 网络编程基础： 以 TCP/IP 协议栈为背景，讲解 Socket 编程模型，重点探讨阻塞 I/O、非阻塞 I/O 以及 I/O 多路复用（如 `select/poll/epoll`）的原理和适用场景，揭示高性能服务器设计中的核心挑战。 总结 《深入理解计算机系统：从硬件到软件的全面解析》不仅仅是一本知识的罗列，它是一套思考工具。通过对硬件抽象、软件构造、系统交互的层层递进剖析，读者将获得一种强大的能力：当程序出现性能瓶颈或难以理解的错误时，能够迅速定位问题，并从最根本的层面（无论是缓存未命中、错误的同步机制还是不合理的内存分配）找到解决方案。本书的目标是培养出能够设计、构建和调试复杂系统的全栈系统级工程师。

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作为一本国家级规划教材，它所承载的不仅仅是学科知识，更是一种对未来人才培养的深切关怀。从我个人的学习体验来看，这本书在内容的深度和广度上都达到了一个相当的高度，既涵盖了学科的核心理论和基本方法，又对一些前沿的研究方向和发展趋势进行了介绍，为我们打开了更广阔的视野。在学习过程中，我发现教材在处理一些争议性或复杂性较高的学术问题时，能够兼顾不同的观点，并给出清晰的分析和评价，这有助于培养我们批判性思维和独立思考的能力。而且，教材的编排也非常人性化，清晰的目录、索引和脚注，都极大地便利了我们的查阅和学习。我常常在学习过程中，通过翻阅这些辅助信息，能够快速找到所需的内容，或者对某个概念有更深入的了解。这本书带给我的，是一种扎实的专业基础和开阔的学术视野，为我未来的学习和职业发展奠定了坚实的基础。

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这本书最让我赞赏的一点是，它能够有效地连接理论与实践。在讲解每一个理论概念时，教材都会紧密结合实际应用场景，通过大量的案例分析和实例说明，帮助我们理解理论知识在现实世界中的价值和作用。这种“学以致用”的教学理念，极大地激发了我学习的积极性和主动性。我不再是被动地接受知识，而是主动地去思考如何将所学应用于解决实际问题。教材中设计的练习题和项目，也都是紧贴实际，能够有效地检验和巩固我们所学的知识。通过这些实践性的环节，我不仅掌握了书本上的理论，更重要的是，学会了如何运用这些理论去分析和解决实际问题。这本书为我打开了一扇通往实践的大门，让我看到了知识的力量，也让我对未来的学习和工作充满了期待。

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在我看来，这本教材最大的亮点在于其对学习者需求的深刻理解。它不仅仅是知识的传递，更是一种学习方法的引导。教材在介绍每一个知识点时，都会提供多种角度的解释和理解方式，并鼓励学习者进行积极的思考和讨论。我尤其欣赏教材中设置的“思考题”和“讨论题”，它们不仅能够帮助我们巩固所学知识，更能激发我们对学科的深入探索和批判性思考。通过这些题目的引导，我开始学会如何独立地分析问题，如何提出自己的观点，并与他人进行有意义的交流。这本书带给我的，不仅仅是知识的增长，更是一种学习能力的提升，让我能够更有效地应对未来的学习挑战。它就像一位经验丰富的导师，不仅传授知识，更重要的是，教会我如何学习。

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从这本书的编排和内容来看，它无疑是一本精心打磨的学术巨著。作者们在梳理学科体系、阐述核心概念方面，展现出了极其深厚的功底和严谨的态度。我特别喜欢教材在介绍每一个新的理论框架时，都会追溯其历史渊源和发展演变，这有助于我们理解知识是如何一步步形成和发展起来的，也让我们能够更好地把握学科的整体脉络。此外，教材的语言表达也十分精准、到位，没有使用任何模棱两可的词语，这对于我们学习这样一门严谨的学科来说，至关重要。我常常在学习过程中，将教材作为最重要的参考，因为它提供的每一个信息都经过了严格的考证和推敲。这本书带给我的，是一种对知识的敬畏感，也让我学会了如何在学习中保持一种严谨和审慎的态度。

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从一个读者的角度来看，这本教材的价值在于它提供了一个极其稳固的知识基础。在接触这个学科的初期，我曾一度感到迷茫和不知所措，但这本书如同指路明灯，为我指明了前进的方向。教材的语言表达清晰、准确，逻辑性强，使得原本复杂的概念变得易于理解。我特别欣赏教材在引入每一个新的知识点时，都会将其置于一个更宏观的学科框架中进行介绍，并阐述其重要性和与其他知识点的联系。这种“全局观”的学习方式，帮助我构建了一个完整的知识体系，不再是零散的知识点堆砌。此外，教材中穿插的案例分析和练习题，也极具启发性，它们不仅加深了我对理论知识的理解，更锻炼了我分析问题和解决问题的能力。总而言之，这本书为我打下了坚实的专业基础，让我对未来的学习和发展充满信心。

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初次接触这本书，就被其宏大的叙事和深厚的学术底蕴所吸引。它不仅仅是一本知识的集合，更像是一部关于我们所学专业发展的历史画卷，通过梳理关键的理论发展脉络和重要的学术思想，为我们构建了一个完整的知识框架。作者们在内容的编排上，充分考虑到了学习的规律和学生的接受能力，将抽象的理论概念与具体的应用实例相结合，使得学习过程更加生动有趣，也更容易理解。每当遇到难以理解的概念时，我总能在这本书中找到最权威、最详尽的解释，甚至还能从中发现一些作者们独到的见解和深刻的思考，这让我受益匪浅。此外，教材的语言表达也十分严谨、准确，没有丝毫的含糊不清，为我学习专业知识提供了最可靠的保障。它像一座灯塔，照亮了我在知识海洋中前行的道路，让我不再迷茫，而是充满方向感。这本书带给我的不仅仅是知识本身，更重要的是一种严谨的治学态度和科学的思维方式，这对于我未来的学术发展至关重要。

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这本教材带给我的，是一种前所未有的学习体验。它以一种极其系统和完整的视角，为我展现了一个宏大的知识体系。在学习的过程中，我惊叹于作者们将如此复杂和抽象的理论，讲解得如此清晰和易懂。教材在内容的组织上，逻辑性极强，每一个章节、每一个段落的衔接都恰到好处，仿佛是一条清晰的河流，引导着我们顺流而下，深入到知识的海洋。我尤其喜欢教材在引用文献和提供参考资料方面做得非常扎实，这让我能够追溯到每一个理论的源头，了解其背后的研究过程和学术积累。这种对学术研究的严谨态度，也深深地影响了我。这本书不仅让我掌握了专业知识，更重要的是，让我体验到了学术的魅力，并培养了我对知识的探索精神。

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这是一本真正意义上的“基石”教材。从拿到书的那一刻起，我就被它沉甸甸的分量和严谨的编排所折服。作为一名刚刚踏入大学校门的新生，我对即将开始的专业学习充满期待，同时也带着些许忐忑。市面上的教材琳琅满目，但“十一五”国家级规划教材的标识，无疑给了我一份安心与信赖。翻开书页，扑面而来的是那种教科书特有的、令人心安的知识气息。虽然我才刚刚接触这个领域，但作者们通过极其清晰的逻辑线索，将一个看似复杂庞大的学科体系，一层层地剥开，呈现出其内在的脉络和精髓。每一个概念的引入都恰到好处，每一个公式的推导都详略得当，没有丝毫的“炫技”或故弄玄虚，而是真正从帮助学生理解和掌握知识的角度出发，进行了精心的设计。尤其值得称赞的是，教材在内容的选择上，既有理论的深度，又不乏实践的广度，为我们后续的学习和深入研究打下了坚实的基础。那些看似枯燥的理论，在作者的笔下变得生动而富有启发性，让我开始对这个学科产生了浓厚的兴趣，也对未来的学习充满了信心。这不仅仅是一本书，更像是我的大学学习旅程中的一位良师益友，指引着我前进的方向。

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当我第一次捧起这本书时，我就被它所传递出的严谨和专业所打动。它不是那种浮光掠影式的介绍，而是深入到每一个知识点的本质，通过层层递进的阐述，引导读者去理解其背后的逻辑和原理。在学习过程中，我发现教材在内容的更新和前沿性的把握上做得非常出色，它能够及时反映学科的最新发展动态，并将其有机地融入到教材体系中，这对于我们这些刚刚接触学科的学习者来说，尤为重要，能够让我们站在巨人的肩膀上，了解学科的最新成果。此外，教材在语言风格上也独具匠心，既有学术的严谨，又不失通俗易懂，让复杂的概念变得清晰明了，易于理解。每当我遇到难以理解的部分，都会回过头来仔细研读教材的原文，总能从中找到豁然开朗的答案。这本书就像一位循循善诱的老师，用最精炼的语言，最清晰的逻辑，引领我一步步走向知识的彼岸。

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这本书的价值，在于它提供了一个极其系统和完整的学习路径。从最基础的概念入手，逐步深入到更复杂的理论和技术，每一步都设计得非常合理，让学习者能够循序渐进，建立起坚实的知识体系。我特别欣赏教材在引入每一个新的知识点时，都会将其置于更广阔的学科背景下进行介绍，并阐述其重要性和应用价值，这使得学习不再是孤立的知识点记忆，而是能够理解知识点之间的联系和整体的学科结构。这种“宏观”的视角，帮助我更好地把握学科的整体发展方向，也更容易将所学知识融会贯通。此外，教材中穿插的案例分析和思考题，更是极具启发性，它们不仅加深了我对理论知识的理解，也锻炼了我分析问题和解决问题的能力。每一次的思考和讨论，都让我对学科有了更深一层的认识。这本书就像一个精心雕琢的艺术品，每一个细节都透露出作者的用心和专业，让我感受到了知识的力量和学习的乐趣。

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