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深入理解计算机系统
《深入理解计算机系统》是2016年机械工业出版社的图书，作者是（美）布赖恩特（Bryant,R.E.）。
基本介绍
- 书名：深入理解计算机系统（原书第3版）
- 作者：（美）布赖恩特（Bryant,R.E.） 等
- 原版名称：Computer Systems:A Programmer's Perspective
- 译者：龚奕利，贺莲
- ISBN：9787111544937
- 页数：736
- 定价：139.00元
- 出版社：机械工业出版社
- 出版时间：2016-11-15
- 装帧：平装
- 开本：16
图书简介
《深入理解计算机系统》是理解计算机系统首选书目，是10余万程式设计师的共同选择。卡内基-梅隆、北京大学、清华大学、上海交通大学等国内外众多知名高校选用指定教材。从程式设计师视角全面剖析的实现细节，使读者深刻理解程式的行为，将所有计算机系统的相关知识融会贯通。
和第2版相比，本版内容上最大的变化是，从以IA32和x86-64为基础转变为完全以x86-64为基础。主要更新如下：
基于x86-64，大量地重写代码，首次介绍对处理浮点数据的程式的机器级支持。
处理器体系结构修改为支持64位字和操作的设计。
引入更多的功能单元和更複杂的控制逻辑，使基于程式数据流表示的程式性能模型预测更加可靠。
扩充关于用GOT和PLT创建与位置无关代码的讨论，描述了更加强大的连结技术（比如库打桩）。
增加了对信号处理程式更细緻的描述，包括异步信号安全的函式等。
採用新函式，更新了与协定无关和执行绪安全的网路编程。
内容提要
本书主要介绍了计算机系统的基本概念，包括最底层的记忆体中的数据表示、流水线指令的构成、虚拟存储器、编译系统、动态载入库，以及用户套用等。书中提供了大量实际操作，可以帮助读者更好地理解程式执行的方式，改进程式的执行效率。此书以程式设计师的视角全面讲解了计算机系统，深入浅出地介绍了处理器、编译器、作业系统和网路环境，是这一领域的权威之作。
深入理解计算机系统各个版本
深入理解计算机系统各个版本本书适合作为计算机及相关专业的本科生教材，同时也适用于编程人员参考阅读。
编辑推荐
本书主要介绍了计算机系统的基本概念，包括最底层的记忆体中的数据表示、流水线指令的构成、虚拟存储器、编译系统、动态载入库，以及用户套用等。书中提供了大量实际操作，可以帮助读者更好地理解程式执行的方式，改进程式的执行效率。此书以程式设计师的视角全面讲解了计算机系统，深入浅出地介绍了处理器、编译器、作业系统和网路环境，是这一领域的权威之作。
深入理解计算机系统（英文版·第2版）
深入理解计算机系统（英文版·第2版）本书适合作为计算机及相关专业的本科生教材，同时也适用于编程人员参考阅读。
作者简介
Randal E.Bryant：1981年在麻省理工学院获计算机科学博士学位，现任美国卡内基·梅隆大学计算机学院院长，是ACM和IEEE的双会士，多次获得这两个协会颁发的大奖。Bryant教授从事计算机系统方面的教学工作已超过20年，结合计算机体系结构课程多年的教学经验，他开始把关注点从如何设计计算机转移到如何使用程式设计师在更好地了解系统的情况下编写出更有效、更可靠的程式上来。
图书目录
出版者的话
中文版序一
中文版序二
译者序
前言
关于作者
第1章 计算机系统漫游1
1.1 信息就是位+上下文1
1.2 程式被其他程式翻译成不同的格式3
1.3 了解编译系统如何工作是大有益处的4
1.4 处理器读并解释储存在记忆体中的指令5
1.4.1 系统的硬体组成5
1.4.2 运行hello程式7
1.5 高速快取至关重要9
1.6 存储设备形成层次结构9
1.7 作业系统管理硬体10
1.7.1 进程11
1.7.2 执行绪12
1.7.3 虚拟记忆体12
1.7.4 档案14
1.8 系统之间利用网路通信14
1.9 重要主题16
1.9.1 Amdahl定律16
1.9.2 并发和并行17
1.9.3 计算机系统中抽象的重要性19
1.10 小结20
参考文献说明20
练习题答案20
第一部分
程式结构和执行
第2章 信息的表示和处理22
2.1 信息存储24
2.1.1 十六进制表示法25
2.1.2 字数据大小27
2.1.3 定址和位元组顺序29
2.1.4 表示字元串34
2.1.5 表示代码34
2.1.6 布尔代数简介35
2.1.7 C语言中的位级运算37
2.1.8 C语言中的逻辑运算39
2.1.9 C语言中的移位运算40
2.2 整数表示41
2.2.1 整型数据类型42
2.2.2 无符号数的编码43
2.2.3 补码编码44
2.2.4 有符号数和无符号数之间的转换49
2.2.5 C语言中的有符号数与无符号数52
2.2.6 扩展一个数字的位表示54
2.2.7 截断数字56
2.2.8 关于有符号数与无符号数的建议58
2.3 整数运算60
2.3.1 无符号加法60
2.3.2 补码加法62
2.3.3 补码的非66
2.3.4 无符号乘法67
2.3.5 补码乘法67
2.3.6 乘以常数70
2.3.7 除以2的幂71
2.3.8 关于整数运算的最后思考74
2.4 浮点数75
2.4.1 二进制小数76
2.4.2 IEEE浮点表示78
2.4.3 数字示例79
2.4.4 捨入83
2.4.5 浮点运算85
2.4.6 C语言中的浮点数86
2.5 小结87
参考文献说明88
家庭作业88
练习题答案97
第3章 程式的机器级表示109
3.1 历史观点110
3.2 程式编码113
3.2.1 机器级代码113
3.2.2 代码示例114
3.2.3 关于格式的注解117
3.3 数据格式119
3.4 访问信息119
3.4.1 运算元指示符121
3.4.2 数据传送指令122
3.4.3 数据传送示例125
3.4.4 压入和弹出栈数据127
3.5 算术和逻辑操作128
3.5.1 载入有效地址129
3.5.2 一元和二元操作130
3.5.3 移位操作131
3.5.4 讨论131
3.5.5 特殊的算术操作133
3.6 控制135
3.6.1 条件码135
3.6.2 访问条件码136
3.6.3 跳转指令138
3.6.4 跳转指令的编码139
3.6.5 用条件控制来实现条件分支…141
3.6.6 用条件传送来实现条件分支…145
3.6.7 循环149
3.6.8 switch语句159
3.7 过程164
3.7.1 运行时栈164
3.7.2 转移控制165
3.7.3 数据传送168
3.7.4 栈上的局部存储170
3.7.5 暂存器中的局部存储空间172
3.7.6 递归过程174
3.8 数组分配和访问176
3.8.1 基本原则176
3.8.2 指针运算177
3.8.3 嵌套的数组178
3.8.4 定长数组179
3.8.5 变长数组181
3.9 异质的数据结构183
3.9.1 结构183
3.9.2 联合186
3.9.3 数据对齐189
3.10 在机器级程式中将控制与数据结合起来192
3.10.1 理解指针192
3.10.2 套用：使用GDB调试器193
3.10.3 记忆体越界引用和缓冲区溢出194
3.10.4 对抗缓冲区溢出攻击198
3.10.5 支持变长栈帧201
3.11 浮点代码204
3.11.1 浮点传送和转换操作205
3.11.2 过程中的浮点代码209
3.11.3 浮点运算操作210
3.11.4 定义和使用浮点常数212
3.11.5 在浮点代码中使用位级操作212
3.11.6 浮点比较操作213
3.11.7 对浮点代码的观察结论215
3.12 小结216
参考文献说明216
家庭作业216
练习题答案226
第4章 处理器体系结构243
4.1 Y86-64指令集体系结构245
4.1.1 程式设计师可见的状态245
4.1.2 Y86-64指令245
4.1.3 指令编码246
4.1.4 Y86-64异常250
4.1.5 Y86-64程式251
4.1.6 一些Y86-64指令的详情255
4.2 逻辑设计和硬体控制语言HCL256
4.2.1 逻辑门257
4.2.2 组合电路和HCL布尔表达式257
4.2.3 字级的组合电路和HCL整数表达式258
4.2.4 集合关係261
4.2.5 存储器和时钟262
4.3 Y86-64的顺序实现264
4.3.1 将处理组织成阶段264
4.3.2 SEQ硬体结构272
4.3.3 SEQ的时序274
4.3.4 SEQ阶段的实现277
4.4 流水线的通用原理282
4.4.1 计算流水线282
4.4.2 流水线操作的详细说明284
4.4.3 流水线的局限性284
4.4.4 带反馈的流水线系统287
4.5 Y86-64的流水线实现288
4.5.1 SEQ+：重新安排计算阶段288
4.5.2 插入流水线暂存器289
4.5.3 对信号进行重新排列和标号292
4.5.4 预测下一个PC293
4.5.5 流水线冒险295
4.5.6 异常处理306
4.5.7 PIPE各阶段的实现308
4.5.8 流水线控制逻辑314
4.5.9 性能分析322
4.5.10 未完成的工作323
4.6 小结325
参考文献说明326
家庭作业327
练习题答案331
第5章 最佳化程式性能341
5.1 最佳化编译器的能力和局限性342
5.2 表示程式性能345
5.3 程式示例347
5.4 消除循环的低效率350
5.5 减少过程调用353
5.6 消除不必要的记忆体引用354
5.7 理解现代处理器357
5.7.1 整体操作357
5.7.2 功能单元的性能361
5.7.3 处理器操作的抽象模型362
5.8 循环展开366
5.9 提高并行性369
5.9.1 多个累积变数370
5.9.2 重新结合变换373
5.10 最佳化合併代码的结果小结377
5.11 一些限制因素378
5.11.1 暂存器溢出378
5.11.2 分支预测和预测错误处罚379
5.12 理解记忆体性能382
5.12.1 载入的性能382
5.12.2 存储的性能383
5.13 套用：性能提高技术387
5.14 确认和消除性能瓶颈388
5.14.1 程式剖析388
5.14.2 使用剖析程式来指导最佳化390
5.15 小结392
参考文献说明393
家庭作业393
练习题答案395
第6章 存储器层次结构399
6.1 存储技术399
6.1.1 随机访问存储器400
6.1.2 磁碟存储406
6.1.3 固态硬碟414
6.1.4 存储技术趋势415
6.2 局部性418
6.2.1 对程式数据引用的局部性418
6.2.2 取指令的局部性419
6.2.3 局部性小结420
6.3 存储器层次结构421
6.3.1 存储器层次结构中的快取422
6.3.2 存储器层次结构概念小结424
6.4 高速快取存储器425
6.4.1 通用的高速快取存储器组织结构425
6.4.2 直接映射高速快取427
6.4.3 组相联高速快取433
6.4.4 全相联高速快取434
6.4.5 有关写的问题437
6.4.6 一个真实的高速快取层次结构的解剖438
6.4.7 高速快取参数的性能影响439
6.5 编写高速快取友好的代码440
6.6 综合：高速快取对程式性能的影响444
6.6.1 存储器山444
6.6.2 重新排列循环以提高空间局部性447
6.6.3 在程式中利用局部性450
6.7 小结450
参考文献说明451
家庭作业451
练习题答案459
第二部分
在系统上运行程式
第7章 连结464
7.1 编译器驱动程式465
7.2 静态连结466
7.3 目标档案466
7.4 可重定位目标档案467
7.5 符号和符号表468
7.6 符号解析470
7.6.1 连结器如何解析多重定义的全局符号471
7.6.2 与静态库连结475
7.6.3 连结器如何使用静态库来解析引用477
7.7 重定位478
7.7.1 重定位条目479
7.7.2 重定位符号引用479
7.8 可执行目标档案483
7.9 载入可执行目标档案484
7.10 动态连结共享库485
7.11 从应用程式中载入和连结共享库487
7.12 位置无关代码489
7.13 库打桩机制492
7.13.1 编译时打桩492
7.13.2 连结时打桩492
7.13.3 运行时打桩494
7.14 处理目标档案的工具496
7.15 小结496
参考文献说明497
家庭作业497
练习题答案499
第8章 异常控制流501
8.1 异常502
8.1.1 异常处理503
8.1.2 异常的类别504
8.1.3 Linux/x86-64系统中的异常505
8.2 进程508
8.2.1 逻辑控制流508
8.2.2 并发流509
8.2.3 私有地址空间509
8.2.4 用户模式和核心模式510
8.2.5 上下文切换511
8.3 系统调用错误处理512
8.4 进程控制513
8.4.1 获取进程ID513
8.4.2 创建和终止进程513
8.4.3 回收子进程516
8.4.4 让进程休眠521
8.4.5 载入并运行程式521
8.4.6 利用fork和execve运行程式524
8.5 信号526
8.5.1 信号术语527
8.5.2 传送信号528
8.5.3 接收信号531
8.5.4 阻塞和解除阻塞信号532
8.5.5 编写信号处理程式533
8.5.6 同步流以避免讨厌的并发错误540
8.5.7 显式地等待信号543
8.6 非本地跳转546
8.7 操作进程的工具550
8.8 小结550
参考文献说明550
家庭作业550
练习题答案556
第9章 虚拟记忆体559
9.1 物理和虚拟定址560
9.2 地址空间560
9.3 虚拟记忆体作为快取的工具561
9.3.1 DRAM快取的组织结构562
9.3.2 页表562
9.3.3 页命中563
9.3.4 缺页564
9.3.5 分配页面565
9.3.6 又是局部性救了我们565
9.4 虚拟记忆体作为记忆体管理的工具565
9.5 虚拟记忆体作为记忆体保护的工具567
9.6 地址翻译567
9.6.1 结合高速快取和虚拟记忆体570
9.6.2 利用TLB加速地址翻译570
9.6.3 多级页表571
9.6.4 综合：端到端的地址翻译573
9.7 案例研究：Intel Core i7/Linux记忆体系统576
9.7.1 Core i7地址翻译576
9.7.2 Linux虚拟记忆体系统580
9.8 记忆体映射582
9.8.1 再看共享对象583
9.8.2 再看fork函式584
9.8.3 再看execve函式584
9.8.4 使用mmap函式的用户级记忆体映射585
9.9 动态记忆体分配587
9.9.1 malloc和free函式587
9.9.2 为什幺要使用动态记忆体分配589
9.9.3 分配器的要求和目标590
9.9.4 碎片591
9.9.5 实现问题592
9.9.6 隐式空闲鍊表592
9.9.7 放置已分配的块593
9.9.8 分割空闲块594
9.9.9 获取额外的堆记忆体594
9.9.10 合併空闲块594
9.9.11 带边界标记的合併595
9.9.12 综合：实现一个简单的分配器597
9.9.13 显式空闲鍊表603
9.9.14 分离的空闲鍊表604
9.10 垃圾收集605
9.10.1 垃圾收集器的基本知识606
9.10.2 Mark&Sweep垃圾收集器607
9.10.3 C程式的保守Mark&Sweep608
9.11 C程式中常见的与记忆体有关的错误609
9.11.1 间接引用坏指针609
9.11.2 读未初始化的记忆体609
9.11.3 允许栈缓冲区溢出610
9.11.4 假设指针和它们指向的对象是相同大小的610
9.11.5 造成错位错误611
9.11.6 引用指针，而不是它所指向的对象611
9.11.7 误解指针运算611
9.11.8 引用不存在的变数612
9.11.9 引用空闲堆块中的数据612
9.11.10 引起记忆体泄漏613
9.12 小结613
参考文献说明613
家庭作业614
练习题答案617
第三部分
程式间的互动和通信
第10章 系统级I/O622 10.1 Unix I/O622
10.2 档案623
10.3 打开和关闭档案624
10.4 读和写档案625
10.5 用RIO包健壮地读写626
10.5.1 RIO的无缓冲的输入输出函式627
10.5.2 RIO的带缓冲的输入函式627
10.6 读取档案元数据632
10.7 读取目录内容633
10.8 已分享档案634
10.9 I/O重定向637
10.10 标準I/O638
10.11 综合：我该使用哪些I/O函式？638
10.12 小结640
参考文献说明640
家庭作业640
练习题答案641
第11章 网路编程642
11.1 客户端伺服器编程模型642
11.2 网路643
11.3 全球IP网际网路646
11.3.1 IP位址647
11.3.2 网际网路域名649
11.3.3 网际网路连线651
11.4 套接字接口652
11.4.1 套接字地址结构653
11.4.2 socket函式654
11.4.3 connect函式654
11.4.4 bind函式654
11.4.5 listen函式655
11.4.6 accept函式655
11.4.7 主机和服务的转换656
11.4.8 套接字接口的辅助函式660
11.4.9 echo客户端和伺服器的示例662
11.5 Web伺服器665
11.5.1 Web基础665
11.5.2 Web内容666
11.5.3 HTTP事务667
11.5.4 服务动态内容669
11.6 综合：TINY Web伺服器671
11.7 小结678
参考文献说明678
家庭作业678
练习题答案679
第12章 并发编程681
12.1 基于进程的并发编程682
12.2 基于I/O多路复用的并发编程684
12.3 基于执行绪的并发编程691
12.4 多执行绪程式中的共享变数696
12.5 用信号量同步执行绪698
12.6 使用执行绪提高并行性710
12.7 其他并发问题716
12.8 小结722
参考文献说明723
家庭作业723
练习题答案726
附录A 错误处理729
参考文献733
1.1 信息就是位+上下文1
1.2 程式被其他程式翻译成不同的格式3
1.3 了解编译系统如何工作是大有益处的4
1.4 处理器读并解释储存在记忆体中的指令5
1.4.1 系统的硬体组成5
1.4.2 运行hello程式7
1.5 高速快取至关重要9
1.6 存储设备形成层次结构9
1.7 作业系统管理硬体10
1.7.1 进程11
1.7.2 执行绪12
1.7.3 虚拟记忆体12
1.7.4 档案14
1.8 系统之间利用网路通信14
1.9 重要主题16
1.9.1 Amdahl定律16
1.9.2 并发和并行17
1.9.3 计算机系统中抽象的重要性19
1.10 小结20
参考文献说明20
练习题答案20
第一部分
程式结构和执行
第2章 信息的表示和处理22
2.1 信息存储24
2.1.1 十六进制表示法25
2.1.2 字数据大小27
2.1.3 定址和位元组顺序29
2.1.4 表示字元串34
2.1.5 表示代码34
2.1.6 布尔代数简介35
2.1.7 C语言中的位级运算37
2.1.8 C语言中的逻辑运算39
2.1.9 C语言中的移位运算40
2.2 整数表示41
2.2.1 整型数据类型42
2.2.2 无符号数的编码43
2.2.3 补码编码44
2.2.4 有符号数和无符号数之间的转换49
2.2.5 C语言中的有符号数与无符号数52
2.2.6 扩展一个数字的位表示54
2.2.7 截断数字56
2.2.8 关于有符号数与无符号数的建议58
2.3 整数运算60
2.3.1 无符号加法60
2.3.2 补码加法62
2.3.3 补码的非66
2.3.4 无符号乘法67
2.3.5 补码乘法67
2.3.6 乘以常数70
2.3.7 除以2的幂71
2.3.8 关于整数运算的最后思考74
2.4 浮点数75
2.4.1 二进制小数76
2.4.2 IEEE浮点表示78
2.4.3 数字示例79
2.4.4 捨入83
2.4.5 浮点运算85
2.4.6 C语言中的浮点数86
2.5 小结87
参考文献说明88
家庭作业88
练习题答案97
第3章 程式的机器级表示109
3.1 历史观点110
3.2 程式编码113
3.2.1 机器级代码113
3.2.2 代码示例114
3.2.3 关于格式的注解117
3.3 数据格式119
3.4 访问信息119
3.4.1 运算元指示符121
3.4.2 数据传送指令122
3.4.3 数据传送示例125
3.4.4 压入和弹出栈数据127
3.5 算术和逻辑操作128
3.5.1 载入有效地址129
3.5.2 一元和二元操作130
3.5.3 移位操作131
3.5.4 讨论131
3.5.5 特殊的算术操作133
3.6 控制135
3.6.1 条件码135
3.6.2 访问条件码136
3.6.3 跳转指令138
3.6.4 跳转指令的编码139
3.6.5 用条件控制来实现条件分支…141
3.6.6 用条件传送来实现条件分支…145
3.6.7 循环149
3.6.8 switch语句159
3.7 过程164
3.7.1 运行时栈164
3.7.2 转移控制165
3.7.3 数据传送168
3.7.4 栈上的局部存储170
3.7.5 暂存器中的局部存储空间172
3.7.6 递归过程174
3.8 数组分配和访问176
3.8.1 基本原则176
3.8.2 指针运算177
3.8.3 嵌套的数组178
3.8.4 定长数组179
3.8.5 变长数组181
3.9 异质的数据结构183
3.9.1 结构183
3.9.2 联合186
3.9.3 数据对齐189
3.10 在机器级程式中将控制与数据结合起来192
3.10.1 理解指针192
3.10.2 套用：使用GDB调试器193
3.10.3 记忆体越界引用和缓冲区溢出194
3.10.4 对抗缓冲区溢出攻击198
3.10.5 支持变长栈帧201
3.11 浮点代码204
3.11.1 浮点传送和转换操作205
3.11.2 过程中的浮点代码209
3.11.3 浮点运算操作210
3.11.4 定义和使用浮点常数212
3.11.5 在浮点代码中使用位级操作212
3.11.6 浮点比较操作213
3.11.7 对浮点代码的观察结论215
3.12 小结216
参考文献说明216
家庭作业216
练习题答案226
第4章 处理器体系结构243
4.1 Y86-64指令集体系结构245
4.1.1 程式设计师可见的状态245
4.1.2 Y86-64指令245
4.1.3 指令编码246
4.1.4 Y86-64异常250
4.1.5 Y86-64程式251
4.1.6 一些Y86-64指令的详情255
4.2 逻辑设计和硬体控制语言HCL256
4.2.1 逻辑门257
4.2.2 组合电路和HCL布尔表达式257
4.2.3 字级的组合电路和HCL整数表达式258
4.2.4 集合关係261
4.2.5 存储器和时钟262
4.3 Y86-64的顺序实现264
4.3.1 将处理组织成阶段264
4.3.2 SEQ硬体结构272
4.3.3 SEQ的时序274
4.3.4 SEQ阶段的实现277
4.4 流水线的通用原理282
4.4.1 计算流水线282
4.4.2 流水线操作的详细说明284
4.4.3 流水线的局限性284
4.4.4 带反馈的流水线系统287
4.5 Y86-64的流水线实现288
4.5.1 SEQ+：重新安排计算阶段288
4.5.2 插入流水线暂存器289
4.5.3 对信号进行重新排列和标号292
4.5.4 预测下一个PC293
4.5.5 流水线冒险295
4.5.6 异常处理306
4.5.7 PIPE各阶段的实现308
4.5.8 流水线控制逻辑314
4.5.9 性能分析322
4.5.10 未完成的工作323
4.6 小结325
参考文献说明326
家庭作业327
练习题答案331
第5章 最佳化程式性能341
5.1 最佳化编译器的能力和局限性342
5.2 表示程式性能345
5.3 程式示例347
5.4 消除循环的低效率350
5.5 减少过程调用353
5.6 消除不必要的记忆体引用354
5.7 理解现代处理器357
5.7.1 整体操作357
5.7.2 功能单元的性能361
5.7.3 处理器操作的抽象模型362
5.8 循环展开366
5.9 提高并行性369
5.9.1 多个累积变数370
5.9.2 重新结合变换373
5.10 最佳化合併代码的结果小结377
5.11 一些限制因素378
5.11.1 暂存器溢出378
5.11.2 分支预测和预测错误处罚379
5.12 理解记忆体性能382
5.12.1 载入的性能382
5.12.2 存储的性能383
5.13 套用：性能提高技术387
5.14 确认和消除性能瓶颈388
5.14.1 程式剖析388
5.14.2 使用剖析程式来指导最佳化390
5.15 小结392
参考文献说明393
家庭作业393
练习题答案395
第6章 存储器层次结构399
6.1 存储技术399
6.1.1 随机访问存储器400
6.1.2 磁碟存储406
6.1.3 固态硬碟414
6.1.4 存储技术趋势415
6.2 局部性418
6.2.1 对程式数据引用的局部性418
6.2.2 取指令的局部性419
6.2.3 局部性小结420
6.3 存储器层次结构421
6.3.1 存储器层次结构中的快取422
6.3.2 存储器层次结构概念小结424
6.4 高速快取存储器425
6.4.1 通用的高速快取存储器组织结构425
6.4.2 直接映射高速快取427
6.4.3 组相联高速快取433
6.4.4 全相联高速快取434
6.4.5 有关写的问题437
6.4.6 一个真实的高速快取层次结构的解剖438
6.4.7 高速快取参数的性能影响439
6.5 编写高速快取友好的代码440
6.6 综合：高速快取对程式性能的影响444
6.6.1 存储器山444
6.6.2 重新排列循环以提高空间局部性447
6.6.3 在程式中利用局部性450
6.7 小结450
参考文献说明451
家庭作业451
练习题答案459
第二部分
在系统上运行程式
第7章 连结464
7.1 编译器驱动程式465
7.2 静态连结466
7.3 目标档案466
7.4 可重定位目标档案467
7.5 符号和符号表468
7.6 符号解析470
7.6.1 连结器如何解析多重定义的全局符号471
7.6.2 与静态库连结475
7.6.3 连结器如何使用静态库来解析引用477
7.7 重定位478
7.7.1 重定位条目479
7.7.2 重定位符号引用479
7.8 可执行目标档案483
7.9 载入可执行目标档案484
7.10 动态连结共享库485
7.11 从应用程式中载入和连结共享库487
7.12 位置无关代码489
7.13 库打桩机制492
7.13.1 编译时打桩492
7.13.2 连结时打桩492
7.13.3 运行时打桩494
7.14 处理目标档案的工具496
7.15 小结496
参考文献说明497
家庭作业497
练习题答案499
第8章 异常控制流501
8.1 异常502
8.1.1 异常处理503
8.1.2 异常的类别504
8.1.3 Linux/x86-64系统中的异常505
8.2 进程508
8.2.1 逻辑控制流508
8.2.2 并发流509
8.2.3 私有地址空间509
8.2.4 用户模式和核心模式510
8.2.5 上下文切换511
8.3 系统调用错误处理512
8.4 进程控制513
8.4.1 获取进程ID513
8.4.2 创建和终止进程513
8.4.3 回收子进程516
8.4.4 让进程休眠521
8.4.5 载入并运行程式521
8.4.6 利用fork和execve运行程式524
8.5 信号526
8.5.1 信号术语527
8.5.2 传送信号528
8.5.3 接收信号531
8.5.4 阻塞和解除阻塞信号532
8.5.5 编写信号处理程式533
8.5.6 同步流以避免讨厌的并发错误540
8.5.7 显式地等待信号543
8.6 非本地跳转546
8.7 操作进程的工具550
8.8 小结550
参考文献说明550
家庭作业550
练习题答案556
第9章 虚拟记忆体559
9.1 物理和虚拟定址560
9.2 地址空间560
9.3 虚拟记忆体作为快取的工具561
9.3.1 DRAM快取的组织结构562
9.3.2 页表562
9.3.3 页命中563
9.3.4 缺页564
9.3.5 分配页面565
9.3.6 又是局部性救了我们565
9.4 虚拟记忆体作为记忆体管理的工具565
9.5 虚拟记忆体作为记忆体保护的工具567
9.6 地址翻译567
9.6.1 结合高速快取和虚拟记忆体570
9.6.2 利用TLB加速地址翻译570
9.6.3 多级页表571
9.6.4 综合：端到端的地址翻译573
9.7 案例研究：Intel Core i7/Linux记忆体系统576
9.7.1 Core i7地址翻译576
9.7.2 Linux虚拟记忆体系统580
9.8 记忆体映射582
9.8.1 再看共享对象583
9.8.2 再看fork函式584
9.8.3 再看execve函式584
9.8.4 使用mmap函式的用户级记忆体映射585
9.9 动态记忆体分配587
9.9.1 malloc和free函式587
9.9.2 为什幺要使用动态记忆体分配589
9.9.3 分配器的要求和目标590
9.9.4 碎片591
9.9.5 实现问题592
9.9.6 隐式空闲鍊表592
9.9.7 放置已分配的块593
9.9.8 分割空闲块594
9.9.9 获取额外的堆记忆体594
9.9.10 合併空闲块594
9.9.11 带边界标记的合併595
9.9.12 综合：实现一个简单的分配器597
9.9.13 显式空闲鍊表603
9.9.14 分离的空闲鍊表604
9.10 垃圾收集605
9.10.1 垃圾收集器的基本知识606
9.10.2 Mark&Sweep垃圾收集器607
9.10.3 C程式的保守Mark&Sweep608
9.11 C程式中常见的与记忆体有关的错误609
9.11.1 间接引用坏指针609
9.11.2 读未初始化的记忆体609
9.11.3 允许栈缓冲区溢出610
9.11.4 假设指针和它们指向的对象是相同大小的610
9.11.5 造成错位错误611
9.11.6 引用指针，而不是它所指向的对象611
9.11.7 误解指针运算611
9.11.8 引用不存在的变数612
9.11.9 引用空闲堆块中的数据612
9.11.10 引起记忆体泄漏613
9.12 小结613
参考文献说明613
家庭作业614
练习题答案617
第三部分
程式间的互动和通信
第10章 系统级I/O622 10.1 Unix I/O622
10.2 档案623
10.3 打开和关闭档案624
10.4 读和写档案625
10.5 用RIO包健壮地读写626
10.5.1 RIO的无缓冲的输入输出函式627
10.5.2 RIO的带缓冲的输入函式627
10.6 读取档案元数据632
10.7 读取目录内容633
10.8 已分享档案634
10.9 I/O重定向637
10.10 标準I/O638
10.11 综合：我该使用哪些I/O函式？638
10.12 小结640
参考文献说明640
家庭作业640
练习题答案641
第11章 网路编程642
11.1 客户端伺服器编程模型642
11.2 网路643
11.3 全球IP网际网路646
11.3.1 IP位址647
11.3.2 网际网路域名649
11.3.3 网际网路连线651
11.4 套接字接口652
11.4.1 套接字地址结构653
11.4.2 socket函式654
11.4.3 connect函式654
11.4.4 bind函式654
11.4.5 listen函式655
11.4.6 accept函式655
11.4.7 主机和服务的转换656
11.4.8 套接字接口的辅助函式660
11.4.9 echo客户端和伺服器的示例662
11.5 Web伺服器665
11.5.1 Web基础665
11.5.2 Web内容666
11.5.3 HTTP事务667
11.5.4 服务动态内容669
11.6 综合：TINY Web伺服器671
11.7 小结678
参考文献说明678
家庭作业678
练习题答案679
第12章 并发编程681
12.1 基于进程的并发编程682
12.2 基于I/O多路复用的并发编程684
12.3 基于执行绪的并发编程691
12.4 多执行绪程式中的共享变数696
12.5 用信号量同步执行绪698
12.6 使用执行绪提高并行性710
12.7 其他并发问题716
12.8 小结722
参考文献说明723
家庭作业723
练习题答案726
附录A 错误处理729
参考文献733
编辑推荐
This book; Computer Systems: A Programmer's Perspective (CS:APP), is for programmers who want to improve their skills by learning what is going on "under the hood" of a computer system. . Our aim is to explain the enduring concepts underlying all computer systems, and to show you the concrete ways that these ideas affect the correctness, performance, and utility of your application programs. Unlike other systems books, which are written primarily for system builders, this book is written for programmers, from a programmer's perspective. If..