深入理解計算機係統(英文版第3版)(精)/經典原版書庫 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[美] 蘭德爾E.布萊恩特大衛R.奧哈拉倫... 編

圖書標籤:

• 計算機係統
• 操作係統
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店鋪： 木垛圖書旗艦店

齣版社： 機械工業

ISBN：9787111561279

商品編碼：13905479029

開本：16

齣版時間：2017-03-01

基本信息

• 商品名稱：深入理解計算機係統(英文版第3版)(精)/經典原版書庫
• 作者：(美)蘭德爾E.布萊恩特//大衛R.奧哈拉倫
• 定價：239
• 齣版社：機械工業
• ISBN號：9787111561279

其他參考信息（以實物為準）

• 齣版時間：2017-03-01
• 印刷時間：2017-03-01
• 版次：1
• 印次：1
• 開本：16開
• 包裝：精裝
• 頁數：1045

內容提要

由蘭德爾E.布萊恩特、大衛R.奧哈拉倫著的《深 入理解計算機係統(英文版第3版)(精)》是一本將計 算機軟件和硬件理論結閤講述的經典教材，內容涵蓋 計算機導論、體係結構和處理器設計等多門課程。本 書*大的特點是為程序員描述計算機係統的實現細節 ，通過描述程序是如何映射到係統上，以及程序是如 何執行的，使讀者*好地理解程序的行為，找到程序 效率低下的原因。
     和第2版相比，本版內容上*大的變化是，從以 IA32和X86—64為基礎轉變為完全以X86—64為基礎。
    主要*新如下： ·基於X86—64，大量地重寫代碼，**介紹對 處理浮點數據的程序的機器級支持。
     ·處理器體係結構修改為支持64位字和操作的設 計。
     ·引入*多的功能單元和*復雜的控製邏輯，使 基於程序數據流錶示的程序性能模型預測*加可靠。
     ·擴充關於用GOT和PLT創建與位置無關代碼的討 論，描述瞭*加強大的鏈接技術(比如庫打樁)。
     ·增加瞭對信號處理程序*細緻的描述，包括異 步信號安全的函數等。
     ·采用*新函數，*新瞭與協議無關和綫程安全 的網絡編程。
    

作者簡介

蘭德爾E.布萊恩特，1981年於麻省理工學院獲得計算機博士學位，1984年至今一直任教於卡內基-梅隆大學。現任卡內基-梅隆大學計算機科學學院院長、教授，同時還受邀任教於電子和計算機工程係。他從事本科生和研究生計算機係統方麵課程的教學近40年。他和O’Hallaron教授一起在卡內基梅隆大學開設瞭15-213課程“計算機係統導論”，那便是本書的基礎。他還是ACM院士、IEEE院士、美國**工程院院士和美國人文與科學研究院院士。其研究成果被Intel、IBM、Fujitsu和Microsoft等主要計算機製造商使用，他還因研究獲得過Semiconductor Research Corporation、ACM、IEEE頒發的多項大奬。 大衛 R.奧哈拉倫，卡內基梅隆大學電子和計算機工程係教授。在弗吉尼亞大學（University of Virginia）獲得計算機科學的博士學位，2007年-2010年為Intel匹茲堡實驗室主任。他教授本科生和研究生的計算機係統方麵的課程已有20餘年，並和Bryant教授一起開設瞭“計算機係統導論”課程。曾獲得CMU計算機學院頒發的Herbert Simon傑齣教學奬。他主要從事計算機係統領域的研究，與Quake項目成員一起獲得過高性能計算領域中的*高國際奬項——Gordon Bell奬。他目前的工作重點是研究自動分級（autograding）概念，即評價其他程序質量的程序。

目錄

齣版者的話
推薦序一
推薦序二
前言
關於作者
**章 計算機係統漫遊.
1.1 信息就是位上下文
1.2 程序被其他程序翻譯成不同的格式
1.3 瞭解編譯係統如何工作是大有益處的
1.4 處理器讀並解釋儲存在內存中的指令
1.4.1 係統的硬件組成
1.4.2 運行hello程序
1.5 高速緩存至關重要
1.6 存儲設備形成層次結構
1.7 操作係統管理硬件
1.7.1 進程
1.7.2 綫程
1.7.3 虛擬內存
1.7.4 文件
1.8 係統之間利用網絡通信
1.9 重要主題
1.9.1 Amdahl定律
1.9.2 並發和並行
1.9.3 計算機係統中抽象的重要性
1.10 小結
參考文獻說明
練習題答案
**部分 程序結構和執行
第2章 信息的錶示和處理
2.1 信息存儲
2.1.1 十六進製錶示法
2.1.2 字數據大小
2.1.3 尋址和字節順序
2.1.4 錶示字符串
2.1.5 錶示代碼
2.1.6 布爾代數簡介
2.1.7 C語言中的位級運算
2.1.8 C語言中的邏輯運算
2.1.9 C語言中的移位運算
2.2 整數錶示
2.2.1 整型數據類型
2.2.2 無符號數的編碼
2.2.3 補碼編碼
2.2.4 有符號數和無符號數之間的轉換
2.2.5 C語言中的有符號數與無符號數
2.2.6 擴展一個數字的位錶示
2.2.7 截斷數字
2.2.8 關於有符號數與無符號數的建議
2.3 整數運算
2.3.1 無符號加法
2.3.2 補碼加法
2.3.3 補碼的非
2.3.4 無符號乘法
2.3.5 補碼乘法
2.3.6 乘以常數
……
第3章 程序的機器級錶示
第4章 處理器體係結構
第5章 優化程序性能
第6章 存儲器層次結構
第二部分 在係統上運行程序
第7章 鏈接
第8章 異常控製流
第9章 虛擬內存
第三部分 程序間的交互和通信
**0章 係統級I/O
**1章 網絡編程
**2章 並發編程
附錄A 錯誤處理
參考文獻

《數據結構與算法：原理、設計與實現》 導論：數字世界的基石 我們生活在一個由數據驅動的世界，從浩瀚的互聯網信息到復雜的科學模擬，再到日常生活中的點滴記錄，數據無處不在。然而，原始數據的價值有限，真正賦予它們生命力的是組織、管理和處理數據的方式。這就是“數據結構”發揮作用的地方。它們是計算機科學中最基本、最核心的概念之一，如同建築中的磚石，構成瞭所有復雜軟件係統的基礎。 數據結構不僅僅是數據的堆砌，更是一種關於如何高效組織和訪問數據的哲學。選擇閤適的數據結構，能夠極大地影響程序的性能，決定它在處理海量數據時是迅捷如飛，還是步履維艱。例如，一個精心設計的數據庫係統，其核心就是高效的數據結構，纔能支撐我們隨時隨地檢索所需信息。 與之相輔相成的是“算法”。算法是解決特定問題的步驟序列，是數據結構“行動”的指導方針。高效的算法能夠以最少的資源（時間、空間）解決問題。想象一下，在龐大的信息庫中查找一個特定的文件，一個優秀的搜索算法能讓你在瞬間找到，而一個低效的算法可能需要你翻遍每一個角落。 《數據結構與算法：原理、設計與實現》這本書，旨在為你揭示這些數字世界基石的奧秘。它不是一本簡單羅列各種數據結構和算法的“工具書”，而是一次深入的探索之旅，帶你理解它們背後的數學原理、設計思想以及在現實世界中的具體實現。我們將從最基礎的概念齣發，逐步深入到更復雜、更前沿的主題，讓你不僅知其然，更知其所以然。 第一篇：核心數據結構概覽 在這一部分，我們將首先構建起對構成現代計算係統重要數據結構的堅實理解。 數組：基礎的序列組織 數組是最基本、最直觀的數據結構之一。它提供瞭一種將同類型數據項存儲在連續內存位置的方式，並通過索引進行快速訪問。我們將深入探討數組的內部機製，包括靜態數組和動態數組的區彆，以及它們在內存中的錶示。我們將分析數組的基本操作，如插入、刪除、查找，並理解其時間復雜度的限製。雖然看似簡單，但數組是許多其他復雜數據結構和算法的基礎。 鏈錶：靈活的連接方式 與數組的連續存儲不同，鏈錶通過節點間的指針連接數據項，提供瞭極大的靈活性。我們將介紹單嚮鏈錶、雙嚮鏈錶和循環鏈錶，並分析它們各自的優缺點。鏈錶在需要頻繁插入和刪除元素的場景中錶現齣色，例如在操作係統中管理任務隊列或實現某些類型的緩衝區。我們將詳細講解鏈錶的操作，包括創建、遍曆、插入、刪除以及反轉鏈錶等，並分析其性能特點。 棧與隊列：遵循特定規則的抽象 棧（Stack）遵循“後進先齣”（LIFO）原則，而隊列（Queue）遵循“先進先齣”（FIFO）原則。這兩種抽象數據類型在計算機科學中有廣泛的應用。棧常用於函數調用時的棧幀管理、錶達式求值以及深度優先搜索（DFS）等。隊列則用於任務調度、緩衝區管理以及廣度優先搜索（BFS）等。我們將探討棧和隊列的兩種常見實現方式：基於數組和基於鏈錶，並分析它們的性能。 哈希錶：高效的鍵值映射 哈希錶（Hash Table），也稱為散列錶，是一種能夠實現平均O(1)時間復雜度進行插入、刪除和查找的關聯數組。它的核心在於哈希函數，能夠將任意鍵映射到一個數組的索引。然而，哈希衝突是不可避免的，因此理解各種衝突解決方法（如鏈地址法、開放尋址法）至關重要。我們將深入研究不同哈希函數的特性，以及它們對哈希錶性能的影響，並探討哈希錶在緩存、數據庫索引等場景的應用。 第二篇：高級數據結構與樹形結構 在掌握瞭基本數據結構後，我們將進入更復雜的領域，重點關注在解決復雜問題時至關重要的樹形結構。 樹：層次化的數據組織 樹是一種分層的數據結構，具有根節點、分支和葉節點。我們將從最簡單的二叉樹開始，深入理解其定義、遍曆方式（前序、中序、後序）以及在各種應用中的作用。 二叉搜索樹：有序數據的索引 二叉搜索樹（Binary Search Tree, BST）是一種特殊的二叉樹，其左子節點的值小於父節點，右子節點的值大於父節點。這使得它成為實現有序數據快速查找的理想選擇。我們將詳細介紹二叉搜索樹的插入、刪除、查找操作，並分析其在最壞情況下的性能問題。 平衡二叉搜索樹：剋服退化 為瞭解決二叉搜索樹在某些情況下可能退化成鏈錶的問題，我們引入瞭平衡二叉搜索樹的概念。我們將重點介紹AVL樹和紅黑樹，它們通過特定的鏇轉和著色機製，保證樹的高度保持在對數級彆，從而確保操作的最壞時間復雜度始終為O(log n)。理解這些平衡機製是掌握高效搜索和排序算法的關鍵。 堆：優先級的管理 堆（Heap）是一種特殊的樹形數據結構，通常是完全二叉樹，並滿足堆屬性（最大堆或最小堆）。堆在優先級隊列的實現中扮演著核心角色，能夠高效地找到最大或最小元素。我們將學習堆的構建、插入、刪除等操作，並探討它們在堆排序算法中的應用。 圖：網絡關係的建模 圖（Graph）是用來錶示對象之間連接關係的數據結構。節點（頂點）代錶對象，邊代錶它們之間的關係。圖在網絡分析、社交媒體連接、路綫規劃等領域有著廣泛的應用。我們將介紹圖的錶示方法（鄰接矩陣和鄰接錶），並為後續的圖算法打下基礎。 第三篇：核心算法原理與應用 有瞭紮實的結構基礎，我們將轉嚮算法，學習如何高效地解決問題。 排序算法：數據的有序化 排序是計算機科學中最基本的問題之一。我們將深入剖析各種經典的排序算法，包括： 簡單排序： 冒泡排序、選擇排序、插入排序，理解其工作原理和低效原因。 高效排序： 快速排序（Quick Sort）和歸並排序（Merge Sort），分析其分治策略和O(n log n)的時間復雜度。 綫性時間排序： 計數排序（Counting Sort）、桶排序（Bucket Sort）和基數排序（Radix Sort），瞭解它們在特定條件下的高效性。 我們將通過比較不同排序算法的穩定性、時間復雜度和空間復雜度，幫助你選擇最適閤特定場景的排序方法。 查找算法：信息檢索的藝術 除瞭哈希錶提供的O(1)平均查找，我們還將深入研究： 綫性查找： 最基礎的查找方法，適用於無序數據。 二分查找： 在有序數組中實現O(log n)的高效查找。 樹查找： 在二叉搜索樹等結構中的查找。 我們將理解不同查找算法的適用場景和性能瓶頸。 圖算法：探索網絡連接 在理解瞭圖的基本概念後，我們將學習重要的圖算法： 圖的遍曆： 深度優先搜索（DFS）和廣度優先搜索（BFS），理解它們如何係統地探索圖的所有節點和邊，並分彆在迷宮求解、連通性判斷等場景的應用。 最短路徑算法： Dijkstra算法（單源最短路徑）和Floyd-Warshall算法（所有頂點對最短路徑），學習如何在帶權圖中找到最優路徑。 最小生成樹算法： Prim算法和Kruskal算法，理解如何在加權無嚮圖中找到連接所有頂點的最小權重的邊集閤。 第四篇：算法設計技巧與分析 掌握瞭各種數據結構和算法後，我們還需要學習如何設計新的算法，以及如何分析其效率。 算法分析基礎：時間和空間復雜度 我們將詳細介紹如何使用大O符號（Big O notation）來描述算法的時間復雜度和空間復雜度。理解漸進分析，能夠讓我們客觀地評估算法在輸入規模增大時的性能錶現，並為優化算法提供方嚮。 分治策略：分解與治愈 分治（Divide and Conquer）是一種強大的算法設計範式，它將復雜問題分解為規模更小的子問題，遞歸地解決子問題，然後將子問題的解閤並起來形成原問題的解。我們將通過快速排序、歸並排序等例子，深入理解其應用。 動態規劃：避免重復計算 動態規劃（Dynamic Programming）是解決具有重疊子問題和最優子結構特性的問題的有效方法。它通過存儲子問題的解，避免重復計算，從而大幅提高效率。我們將通過斐波那契數列、背包問題等經典例子，學習動態規劃的構建思路。 貪心算法：局部最優的選擇 貪心算法（Greedy Algorithm）在每一步選擇當前看起來最優的解，希望最終能得到全局最優解。雖然並非所有問題都適用，但在某些場景下，貪心算法能夠提供簡潔而高效的解決方案，例如霍夫曼編碼。 迴溯法與分支限界法：係統性搜索 迴溯法（Backtracking）是一種通過探索所有可能的解來找到滿足條件的解的算法。當發現當前路徑無法導齣有效解時，迴溯到上一步繼續探索。分支限界法（Branch and Bound）則是在迴溯的基礎上，通過剪枝策略來避免搜索不必要的解空間。我們將通過N皇後問題、數獨求解等例子，理解這些方法的應用。 結語：持續的學習與實踐 《數據結構與算法：原理、設計與實現》的學習過程，是一個不斷積纍、理解和實踐的過程。數據結構和算法是計算機科學的語言，是構建高效、可靠軟件係統的基石。掌握它們，不僅能讓你成為更齣色的程序員，更能讓你理解軟件運行的本質，洞察問題的本質，並具備解決復雜挑戰的能力。 本書提供的不僅僅是知識，更是思維方式。它鼓勵你從根本上思考問題的解決方案，用最優雅、最高效的方式來處理數據和設計邏輯。我們期待你在閱讀本書的過程中，能夠激發你的學習熱情，不斷探索，勇於實踐，成為一名在數字世界中遊刃有餘的創造者。

評分☆☆☆☆☆

這本書的質感，我隻能用“驚艷”來形容。從外包裝的嚴實程度，就能看齣賣傢對書籍的重視。拆開層層保護，那硬朗的封麵，帶著一絲沉穩的質感，瞬間吸引瞭我的目光。我喜歡這種經典的、不花哨的設計，它傳遞著一種曆經歲月沉澱後的力量。翻開書頁，紙張的觸感極其舒適，厚實而富有彈性，既有紙張的溫潤，又不失韌性，翻閱時幾乎聽不到絲毫的摩擦聲，隻有一種流暢的觸感。印刷方麵更是無可挑剔，字跡清晰銳利，墨色均勻飽滿，即使是密集的公式和圖示，也能夠一目瞭然，絲毫沒有模糊或重影的現象。書脊的設計也很講究，縫綫牢固，書頁可以完全攤平，這對於需要長時間閱讀和參考的書籍來說，簡直是福音。這種對細節近乎苛刻的追求，讓我感覺這不僅僅是一本書，更是一件值得尊敬的工藝品，是對知識的最高敬意。

評分☆☆☆☆☆

這本書的包裝簡直是藝術品級彆的！從外層嚴實的泡沫膜，到內部量身定製的紙闆固定，再到最後的防水內袋，每一個細節都透露齣商傢對書籍的嗬護備至。收到快遞的時候，我甚至有些猶豫是否要拆開，生怕破壞瞭這份完整的狀態。當小心翼翼地打開包裝，書籍嶄新而完整地呈現在眼前，那觸感，那氣味，一切都是如此完美。封麵上的每一個字，每一條綫，都清晰銳利，沒有一絲一毫的模糊或變形。書脊挺括，整本書的立體感十足，放在書架上，絕對是視覺焦點。我特彆喜歡它那種“精裝”的感覺，邊緣的包角處理得非常圓潤，既保護瞭書頁，又增添瞭一份精緻感。翻開書頁，紙張厚實且有彈性，印刷質量更是無可挑剔，墨色濃鬱，字跡清晰，即使是細小的符號也能辨認得一清二楚。這種極緻的用心，讓我覺得我花的每一分錢都物有所值，不僅僅是買瞭一本書，更是買瞭一種安心和愉悅的閱讀體驗。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計著實令我眼前一亮，那種經典的、帶有曆史厚重感的排版，一下子就將我拉迴到那個純粹的學術年代。當拆開包裝，一股淡淡的書香撲鼻而來，那是紙張和油墨混閤的味道，一種久違的、令人安心的氣息。我迫不及待地翻開第一頁，觸感細膩的紙張滑過指尖，仿佛在低語著那些沉甸甸的知識。扉頁上的“經典原版書庫”幾個字，更是讓我感到一種莫名的驕傲，仿佛手中握著的是一份珍貴的寶藏，等待我去挖掘。書本的裝幀設計也很考究，硬殼封麵堅固耐用，側麵棱角分明，即使放在書架上，也能散發齣一種嚴謹而優雅的氣質。我特彆喜歡它字體的大小和行距的設置，閱讀起來不會感到疲憊，即使長時間沉浸其中，眼睛也能得到很好的舒緩。每一頁都像是精心雕琢過的藝術品，沒有絲毫的廉價感，這種對細節的極緻追求，本身就傳遞瞭一種對知識的敬意，讓人在未開始閱讀之前，就已經心生敬佩。包裝也很到位，層層保護，確保瞭書籍在運輸過程中不會受到任何損傷，這點對於像我這樣熱愛紙質書的讀者來說，至關重要。

評分☆☆☆☆☆

這本書的質感真的太棒瞭！當它從快遞盒裏拿齣來的時候，那種沉甸甸的感覺就讓我知道，它絕對不是市麵上那種輕飄飄的廉價貨。硬殼封麵堅固耐用，邊緣的處理非常光滑，沒有絲毫的毛邊，握在手裏感覺非常舒服。封麵設計簡潔大方，那種經典的原版風格，一下子就吸引瞭我。我喜歡這種樸實無華的設計，反而更能凸顯齣內容的重要性。翻開書，紙張的厚度適中，拿在手裏有種實在感，而且觸感細膩，翻頁的時候很順暢，一點也不會卡頓。印刷質量更是沒得說，字跡清晰銳利，即使是細小的圖錶和代碼，也能夠看得清清楚楚，沒有任何模糊不清的地方。我尤其欣賞的是它的裝幀方式，縫綫牢固，拆開後書頁也能平鋪，非常方便閱讀，不用擔心閤上的過程會損傷書脊。這種精益求精的品質，讓我覺得這本書不僅是一本工具書，更是一件值得珍藏的工藝品。

評分☆☆☆☆☆

翻開這本書，首先映入眼簾的是那厚實的紙張，略帶米黃的色調，不僅僅是為瞭視覺上的舒適，更重要的是它帶來的獨特觸感，厚重而有韌性，翻閱時發齣沙沙的響聲，仿佛是知識在低語。封麵設計雖然樸實，卻蘊含著一種曆久彌新的力量，尤其是“經典原版書庫”這幾個字，更是增添瞭一份莊重感。它不像一些裝幀華麗的書籍那樣浮誇，而是用一種沉靜的力量吸引著你，讓你願意去探索它內在的深度。我喜歡它那種紮實的手感，拿在手裏沉甸甸的，讓人感覺它承載瞭無數的思想和智慧。書頁邊緣的處理也很細緻，沒有粗糙的毛刺，每一頁都像是經過瞭精心的打磨。而且，紙張的韌性很好，即使反復翻閱，也不會輕易齣現摺痕或破損，這種品質上的保證，對於一本我打算長期珍藏和學習的書來說，是非常重要的。總而言之，從拿到這本書的那一刻起，我就能感受到它所蘊含的價值，這不僅僅是一本書，更是一件值得細細品味的藝術品。