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出版者:Addison-Wesley

作者:Leland L. Beck

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1990-01-01

价格:USD 11.20

装帧:Paperback

isbn号码:9780201509489

丛书系列:

图书标签:

• 系统编程
• 操作系统
• 计算机系统
• 底层编程
• C语言
• 汇编语言
• 编程原理
• 软件工程
• 计算机科学
• 系统软件

好的，这是一本聚焦于现代软件开发实践、系统架构设计与高性能编程的图书的详细简介，其内容完全不涉及《Introduction to Systems Programming》的特定主题。 --- 深度系统架构与高性能计算：现代软件基石构建与优化 图书简介 本书旨在为渴望掌握现代计算系统深层原理、构建健壮、高效且可扩展软件架构的工程师、架构师和高级开发者提供一本全面的指南。在当今对延迟敏感、资源受限的计算环境中，理解系统资源的调度、内存的组织、并发模型的选择以及高性能库的实现机制，已成为区分优秀软件与平庸软件的关键。 本书不拘泥于某一特定操作系统的底层调用细节，而是专注于跨平台、面向架构的思维方式，深入剖析了现代计算机体系结构（如多核、异构计算、非易失性内存）如何影响软件设计决策。我们将带领读者从硬件特性出发，向上构建层次化的软件抽象，最终实现能够在复杂基础设施中稳定运行的应用程序。 第一部分：现代硬件与计算模型重塑 本部分首先确立了理解高性能计算的基础——现代硬件的真实运行特性。我们不再假设理想化的计算模型，而是直面现实的复杂性。 第一章：超越摩尔定律的架构挑战 我们将探讨多核CPU、片上系统（SoC）的发展趋势，以及它们带来的缓存一致性模型、内存墙问题和功耗墙限制。重点分析了 NUMA（非一致性内存访问）架构如何影响数据布局和线程亲和性。理解这些限制，是设计高效算法的先决条件。 第二章：内存层级与数据局部性优化 系统性能的瓶颈往往在于数据访问延迟而非纯粹的计算速度。本章详细剖析了L1、L2、L3缓存的运作机制、伪共享（False Sharing）现象及其对并发程序性能的毁灭性影响。我们将介绍先进的数据结构设计技巧，如跳跃列表（Skip Lists）和无锁（Lock-Free）队列，它们如何通过最大化数据局部性和空间局部性来规避缓存未命中。 第三章：异构计算与加速器编程范式 现代工作负载（如图形渲染、AI推理、大规模模拟）严重依赖专用硬件。本章将深入研究GPU（如CUDA/OpenCL模型）、FPGA以及专用加速器的工作原理。重点讨论如何设计“主机-设备”通信模型、数据迁移策略，以及如何将串行算法有效地映射到高度并行的SIMD/SIMT架构上。 第二部分：并发、并行与同步机制的深度剖析 现代应用必须充分利用多核资源。本部分旨在超越传统的互斥锁和信号量，探讨更精细、更具可扩展性的并发控制策略。 第四章：精细化并发控制与锁的替代方案 传统的操作系统级锁在锁粒度过粗时会导致严重的锁竞争和上下文切换开销。本章将详尽分析乐观锁、读写锁（RWLocks）的优化实现，并重点介绍无锁/无等待（Lock-Free/Wait-Free）算法的设计哲学，包括使用CAS（Compare-and-Swap）等原子操作的编程模式。 第五章：并行模型选择与任务划分 我们将对比不同的并行执行框架，如基于消息传递的MPI、基于共享内存的OpenMP，以及更现代的基于Actor模型的并发框架。核心在于教会读者如何根据问题本身的内在依赖性（数据并行 vs. 任务并行）来选择最佳的并行化策略。 第六章：异步编程与事件驱动架构 在I/O密集型应用中，阻塞调用是性能杀手。本章深入探讨非阻塞I/O模型（如Linux的io_uring, macOS的kqueue, Windows的IOCP）的工作原理。我们将构建一个高吞吐量的事件循环模型，用于管理数百万并发连接，这是构建现代微服务网关和实时系统的核心技术。 第三部分：构建高性能、高可靠的软件栈 本部分将理论知识转化为可操作的工程实践，关注于构建能够承受生产压力的核心组件。 第七章：高性能数据序列化与网络传输优化 数据在进程间、机器间的传输效率至关重要。本章对比了JSON、XML、Protocol Buffers、FlatBuffers等序列化技术的性能特征。重点演示如何利用零拷贝（Zero-Copy）技术（如Sendfile）和高效的网络协议栈（如RDMA或自定义的二进制协议）来最小化数据副本和传输延迟。 第八章：持久化层的高效设计 数据库不仅仅是存储数据的地方，它本身就是一个复杂的系统。本章分析了B树、LSM-Tree（Log-Structured Merge-Tree）等索引结构在SSD环境下的性能差异。我们将探讨事务隔离级别、WAL（Write-Ahead Logging）机制，以及如何设计一个面向特定工作负载的、性能最优的数据持久化方案。 第九章：性能分析、调试与度量体系 没有准确的度量，优化就是猜测。本章将系统介绍专业的性能分析工具栈，包括硬件性能计数器（PMC）、采样分析器（如perf, VTune）和追踪工具（如eBPF）。我们将重点讲解如何构建清晰的性能归因模型，识别真正的瓶颈，并应用火焰图（Flame Graphs）等可视化技术来指导优化方向。 第十章：系统弹性、容错与资源隔离 在分布式和云原生环境中，系统失败是常态。本章探讨如何通过设计强大的容错机制来提升系统弹性。内容包括限流、熔断、超时重试策略的实现，以及在容器化环境中如何准确监控和隔离资源，确保关键服务的SLA（服务等级协议）得到满足。 --- 目标读者 本书适合具备C/C++、Go或Rust等系统级语言基础的软件工程师、寻求提升应用底层性能的后端开发者、希望深入理解其代码如何在真实硬件上运行的架构师，以及从事高性能计算、金融工程、游戏引擎开发等领域的专业人士。本书提供的是一套通用的、可迁移的系统思维框架，而非特定API的手册。

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这本书的内容着实令我印象深刻。起初，我以为“系统编程”会是一门枯燥且晦涩难懂的学问，但《Introduction to Systems Programming》彻底改变了我的看法。作者以一种引人入胜的方式，将原本复杂深奥的计算机系统内部运作机制展现在我面前。它不是简单地罗列API和函数，而是深入剖析了这些接口背后所承载的原理。我从中学到了许多关于计算机是如何管理资源，如何让多个程序同时运行，以及如何高效地进行数据传输的知识。书中的案例研究部分尤为精彩，通过分析一些常见的系统级问题，让我得以将所学的理论知识应用于实际场景，并学会如何去排查和解决问题。读完这本书，我感觉自己对计算机的理解从“表面”进入了“骨子里”，那些曾经让我困惑的“黑盒”现在已经逐渐变得清晰可见。对于任何想要深入了解计算机工作原理，或是希望提升自己在操作系统层面开发能力的人来说，这本书绝对是一笔宝贵的财富。

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作为一名对底层技术充满好奇的开发者，我一直在寻找一本能够深入浅出地讲解系统编程的书籍。《Introduction to Systems Programming》完全超出了我的预期。它不仅仅是一本技术手册，更像是一次对计算机“心脏”的探索之旅。作者在讲解每一部分时，都非常注重理论与实践的结合。例如，在介绍系统调用时，书中不仅解释了系统调用的概念和机制，还提供了实际的 C 语言代码示例，演示了如何通过系统调用来完成文件读写、进程创建等操作。这些代码虽然简洁，却极具启发性，让我能够直接感受到用户空间和内核空间之间的界限以及它们之间的交互方式。此外，书中对于不同操作系统（如 Linux 和 Windows）在实现某些系统功能时的差异也做了比较，这让我对跨平台开发有了更深层次的认识。虽然阅读过程中需要一些 C 语言的基础，但作者为新手准备的预备知识和对复杂概念的细致拆解，让整个学习过程相对平缓。这本书带来的最大收获是，我不再仅仅是“使用”计算机，而是开始“理解”它。

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我是在一次偶然的机会下接触到《Introduction to Systems Programming》这本书的，当时我正在寻找一本能够帮助我理解程序是如何在硬件上运行的书籍，并且希望能够深入了解操作系统的工作原理。这本书的结构设计非常巧妙，它从最基础的计算机体系结构讲起，逐步深入到进程、线程、内存管理、文件系统、网络通信等关键领域。我非常欣赏作者的教学方法，他善于将复杂的概念分解成易于理解的小块，并且用清晰的语言进行解释。书中大量的图示和流程图更是为理解那些抽象的概念提供了极大的帮助。例如，在讲解进程调度算法时，书中详细绘制了不同算法在不同场景下的执行流程，让我能够直观地看到它们的优劣。而且，书中提供的代码示例也十分实用，能够让我将理论知识转化为实际操作，加深理解。我特别喜欢关于信号量和互斥锁的部分，这对于编写多线程程序至关重要，它让我明白了如何有效地同步多个线程，避免数据竞争和死锁。总而言之，这是一本非常扎实且富有启发性的教材。

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这本《Introduction to Systems Programming》真的给我打开了一个全新的世界。我之前对计算机的了解基本停留在应用层面，知道怎么用各种软件，但从来没想过它们是怎么运行起来的。这本书就像一位经验丰富的向导，一步一步地把我带入了操作系统的核心。从最基础的进程管理、内存分配，到文件系统的底层逻辑，再到网络通信的原始协议，每一个概念都被讲解得透彻而清晰。作者善于用类比的方式来解释那些抽象的概念，比如将内存比作一个巨大的仓库，而进程就是在这个仓库里忙碌的搬运工，需要精确地分配和管理自己的空间。而且，书中穿插的许多小例子和代码片段，虽然不是复杂的项目，但足以让我们亲手感受和验证那些理论知识。我尤其喜欢关于并发编程的部分，它让我第一次理解了为什么会有死锁，以及如何避免它们，这对于理解现代多核处理器上的程序运行至关重要。虽然有些部分确实需要反复咀嚼，但每一次回头都会有新的体会，这种循序渐进的学习过程非常有成就感。我迫不及待地想用学到的知识去理解我平时使用的各种软件，并尝试写一些更底层、更接近硬件的程序。

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《Introduction to Systems Programming》是一本具有里程碑意义的书籍，它为我打开了通往操作系统底层的大门。这本书的内容覆盖面非常广，从最基础的二进制表示到复杂的并发模型，都进行了详尽的讲解。我特别喜欢书中关于内存模型和虚拟内存的章节，作者用非常直观的比喻和图示，将那些抽象的概念变得生动形象。例如，他将内存比作一栋多层建筑，而每个进程则是在其中拥有自己独立空间的住户，以及如何通过页表机制来实现地址映射，这让我豁然开朗。同时，书中也强调了系统编程的安全性问题，并提供了许多实用的安全编程技巧，这对于我后续进行更复杂的系统级开发非常有指导意义。虽然这本书的难度不低，需要一定的耐心和投入，但每一次的攻克都让我感到自己的技术视野得到了极大的拓展，对计算机科学的理解也更加深刻。它不仅仅是一本学习材料，更是一次精神的洗礼。

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