Languages, Compilers, and Run-Time Systems for Scalable Computers pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer

作者:Workshop on Languages, Compilers and Run-Time Systems for Scalable com (COM)/ O'Hallaron, David (EDT

出品人:

页数:412

译者:

出版时间:1998-4-15

价格:USD 84.95

装帧:Paperback

isbn号码:9783540651727

丛书系列:

图书标签:

• Compilers
• Language Design
• Run-Time Systems
• Scalable Computing
• Parallel Computing
• Programming Languages
• Computer Architecture
• Code Optimization
• Distributed Systems
• Performance Analysis

探索软件世界的基石：性能、抽象与高效执行的交织 这本书并非一本关于具体编程语言的语法教程，也不是一本罗列编译原理细节的参考手册，更非聚焦于特定运行时环境的配置指南。相反，它深入探讨的是支撑现代大规模计算系统高效运转的三个核心概念——语言设计、编译器技术以及运行时系统——它们之间错综复杂而又密不可分的联系。它旨在揭示，如何通过对这三个领域的深刻理解和协同优化，最终实现高性能、高抽象度和高效率的计算。 语言设计：思想的表达与计算的基石 编程语言是人类思想转化为机器指令的桥梁。本书将从更宏观的视角审视语言的设计哲学，探讨不同抽象层次如何影响程序员的表达能力和代码的可维护性。它不会详细讲解C++的模板元编程或Python的装饰器语法，而是聚焦于： 抽象机制的演进与权衡： 从低级的内存管理到高级的面向对象、函数式编程范式，语言如何提供不同的抽象层次？这些抽象带来了哪些便利，又付出了哪些性能代价？例如，垃圾回收机制的引入极大地简化了内存管理，但也可能引入不可预测的停顿。本书将引导读者思考，在不同的应用场景下，何种抽象级别是最优选择。 并发与并行模型的考量： 随着计算能力的飞速发展，多核处理器和分布式系统已成为常态。语言设计者如何在语言层面提供清晰、安全且高效的并发与并行支持？本书将探讨锁、原子操作、消息传递、Actor模型等不同并发原语的设计理念，以及它们如何影响程序的正确性和可扩展性。它不会展示如何使用Java的`synchronized`关键字，而是分析这类机制背后的设计原则和潜在问题。 类型系统的力量与限制： 强类型语言如何通过静态检查来捕获潜在错误，提升代码的健壮性？动态类型语言又如何提供更大的灵活性？本书将探讨类型推断、泛型、依赖类型等高级类型系统特性，以及它们如何影响编译器的优化能力和运行时的性能。它也不会仅仅列举各种类型，而是深入分析不同类型系统设计所带来的优势和劣势。 领域特定语言（DSL）的兴起与实践： 为什么在某些特定领域，通用编程语言显得力不从心？DSL如何通过高度的领域适应性来提升开发效率和性能？本书将探讨DSL的设计原则，以及如何通过元编程等技术来实现DSL的生成和集成。 编译器技术：代码的转换与性能的挖掘 编译器是将高级语言代码转化为机器可执行代码的“翻译官”。本书将深入剖析编译器工作的核心流程，以及如何通过精妙的优化技术来榨取硬件的每一分性能。它不会讲解某个特定编译器的具体指令集生成流程，而是侧重于： 理解中间表示（IR）的重要性： 为什么要将源代码转换为多种形式的中间表示？不同的IR（如AST、SSA、LLVM IR）各自有什么优劣？本书将阐释IR在编译器前后端分离、跨平台支持以及各种优化技术实现中的关键作用。 经典优化技术的原理与应用： 从简单的常量折叠、死代码消除，到复杂的循环优化、函数内联、寄存器分配，编译器是如何一步步提升代码效率的？本书将详细解析这些优化技术的算法原理，以及它们在不同场景下的适用性。例如，它会解释循环展开如何减少循环开销，而不是直接展示汇编代码。 现代编译器的新挑战与前沿： 面对异构计算、GPU加速、内存层次结构等复杂硬件环境，编译器如何进行更智能的优化？代码生成策略如何适应不同的目标架构？本书将探讨自动向量化、并行化、缓存优化等面向现代硬件的编译器技术。 性能剖析与代码优化的反馈循环： 编译器本身如何利用剖析工具来识别性能瓶颈，并指导优化决策？开发者又如何借助编译器提供的剖析信息来改进自己的代码？本书将强调分析与优化之间的互动关系。 运行时系统：程序的生命周期管理与动态调度 运行时系统是程序在执行过程中的“指挥官”和“管家”，它负责管理程序的内存、调度任务、处理异常，并为语言特性提供支持。本书将揭示运行时系统如何与编译器的输出协同工作，以实现高效、安全、灵活的程序执行。它不会介绍特定操作系统的内存分配函数，而是关注： 内存管理策略的深度解析： 从静态分配、栈分配到堆分配，再到自动垃圾回收（GC），不同内存管理方式的优劣是什么？GC算法（如标记-清除、复制、增量GC）的设计原理和性能权衡又是如何？本书将深入探讨这些策略如何影响程序的内存使用效率和响应时间。 线程模型与调度机制： 用户级线程与内核级线程有何区别？协作式多任务与抢占式多任务各有什么优缺点？本书将分析各种线程模型和调度算法，以及它们如何影响程序的并发性能和资源利用率。 即时编译（JIT）与动态优化： JIT编译如何在运行时动态地编译和优化代码，以适应程序的实际执行路径？它与静态编译相比，带来了哪些性能上的优势和挑战？本书将探讨Profile-Guided Optimization（PGO）等技术。 异常处理与错误恢复机制： 程序运行时如何优雅地处理不可预见的错误？不同的异常处理模型（如基于栈回溯、基于continuation）是如何工作的？本书将分析这些机制如何保障程序的稳定性和健壮性。 虚拟机（VM）与沙箱环境： Java虚拟机（JVM）、.NET CLR等虚拟机是如何提供跨平台执行能力和安全隔离的？本书将探讨虚拟机架构的设计理念和运行时管理功能。 本书的独特价值在于： 它不孤立地看待语言、编译器和运行时系统，而是强调三者之间的协同作用。例如，一种新的语言特性，其设计初衷可能就是为了能够被编译器更有效地优化，或者为了能够被运行时系统以更高的效率执行。反之，编译器和运行时系统的发展，也常常反过来驱动着语言设计的创新。 本书的目标读者是对计算机科学的底层原理充满好奇，希望深入理解现代软件系统为何能够如此高效运转的开发者、研究人员以及计算机科学专业的学生。它将提供一个全局的视角，帮助读者建立起语言设计、编译器技术和运行时系统之间的联系，从而能够更明智地选择编程语言，更有效地编写高性能代码，并更深入地理解软件的执行过程。它旨在培养一种解决问题的思维方式，引导读者思考“为什么”和“如何”，而不是简单地“做什么”。通过对这些基础理论的深入探讨，读者将获得一种更深刻的洞察力，能够更好地应对未来计算领域不断涌现的挑战。

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