深入理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（修訂版）

　　·AMAZON五星圖書(shū)，最偉大計(jì)算機(jī)科學(xué)教材之一；·卡耐基梅隆大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院院長(zhǎng)，IEEE和ACM雙院士?jī)A力推出；·超過(guò)80所美國(guó)和世界一流大學(xué)計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)選用本書(shū)為教材；本書(shū)被贊譽(yù)為價(jià)值超過(guò)等重量黃金的無(wú)價(jià)資源寶庫(kù)；第一本將軟件和硬件理論結(jié)合講述的教程；覆蓋計(jì)算機(jī)導(dǎo)論、體系結(jié)構(gòu)和處理器設(shè)計(jì)等多門(mén)課程；經(jīng)過(guò)大量學(xué)生使用，效果優(yōu)秀，并獲教師和學(xué)生一致推崇；完善的教學(xué)網(wǎng)站，為教師和學(xué)生提供在線支持。所有想寫(xiě)出更快、更可靠程序的開(kāi)發(fā)人員必讀之書(shū)！Randal E. Bryant 1973年獲得密歇根大學(xué)（University of Michigan）學(xué)士學(xué)位，隨即就讀麻省理工學(xué)院（Massachusetts Institute of Technology）的研究生院，并在1981年獲計(jì)算機(jī)博士學(xué)位。他在加州理工學(xué)院（California Institute of Technology）做了三年助教，從1984年至今一直是卡內(nèi)基梅隆大學(xué)（Carnegie Mellon）的教師。他現(xiàn)在是計(jì)算機(jī)科學(xué)的主任級(jí)教授和計(jì)算機(jī)科學(xué)系的系主任。他同時(shí)還受邀于電子和計(jì)算機(jī)工程系。 他從事本科和研究生計(jì)算機(jī)系統(tǒng)方面課程的教學(xué)超過(guò)20年。在講授計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)課程多年后，他開(kāi)始把關(guān)注點(diǎn)從如何設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)移到程序員如何在更好地了解系統(tǒng)的情況下編寫(xiě)出更有效和更可靠的程序。他和O’Hallaron教授一起在卡內(nèi)基梅隆大學(xué)開(kāi)設(shè)了“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)導(dǎo)論”課程，那便是此書(shū)的基礎(chǔ)。他還教授一些算法和編程方面的課程。 Bryant教授的研究涉及幫助硬件設(shè)計(jì)者驗(yàn)證其系統(tǒng)正確性的軟件工具的設(shè)計(jì)。其中，包括幾種類(lèi)型的模擬器，以及用數(shù)學(xué)方法來(lái)證明設(shè)計(jì)正確性的形式化驗(yàn)證工具。他發(fā)表了100多篇技術(shù)論文。包括Intel、Motorola、IBM和Fujitsu在內(nèi)的主要計(jì)算機(jī)制造商都使用他的研究成果。他還因他的研究獲得過(guò)數(shù)項(xiàng)大獎(jiǎng)。其中包括Semiconductor Research Corporation頒發(fā)的兩個(gè)發(fā)明榮譽(yù)獎(jiǎng)和一個(gè)技術(shù)成就獎(jiǎng)，美國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)（Association for Computer Machinery，ACM）頒發(fā)的Kanellakis理論與實(shí)踐獎(jiǎng)，還有電氣和電子工程師協(xié)會(huì)（Institute of Electrical and Electronics Engineers，IEEE）授予的W. R. G. Baker獎(jiǎng)和50年金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)拢╝ Golden Jubilee Medal）。他同時(shí)是ACM和IEEE的院士。 David R. O’Hallaron 1986年在維吉尼亞大學(xué)（University of Virginia）獲得計(jì)算機(jī)科學(xué)的博士學(xué)位。在通用電氣工作一段時(shí)間后，于1989年作為系統(tǒng)科學(xué)家成為卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的教員。他目前是計(jì)算機(jī)科學(xué)系和電子及計(jì)算機(jī)工程系的副教授。 他教授一些本科生和研究生的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)方面的課程，例如計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)緒論、并行處理器設(shè)計(jì)和Internet服務(wù)。和Bryant教授一起，他開(kāi)設(shè)了“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)導(dǎo)論”課程，那便是此書(shū)的基礎(chǔ)。 O’Hallaron教授和他的學(xué)生從事計(jì)算機(jī)系統(tǒng)領(lǐng)域的研究。特別的，他們開(kāi)發(fā)了一些軟件系統(tǒng)，幫助科學(xué)家和工程師在計(jì)算機(jī)上模擬自然界。其中最著名的是Quake項(xiàng)目，一群計(jì)算機(jī)科學(xué)家、土木工程師和地震學(xué)家致力于在強(qiáng)烈地震中預(yù)測(cè)大地運(yùn)動(dòng)的能力，這些強(qiáng)烈地震包括南加洲、古巴、日本、墨西哥和新西蘭的大地震。同Quake項(xiàng)目中其它人員一起，他獲得了CMU計(jì)算機(jī)科學(xué)院頒發(fā)的Allen Newell優(yōu)秀研究獎(jiǎng)?wù)?。他為Quake項(xiàng)目創(chuàng)立的基準(zhǔn)程序，183.equake，被SPEC（Standards Performance Evaluation Corporation）選入非常有影響的SPEC CPU和OMP（Open Mp）基準(zhǔn)程序包中。從程序員的視角，看計(jì)算機(jī)系統(tǒng)！本書(shū)適用于那些想要寫(xiě)出更快、更可靠程序的程序員。通過(guò)掌握程序是如何映射到系統(tǒng)上，以及程序是如何執(zhí)行的，讀者能夠更好的理解程序的行為為什么是這樣的，以及效率低下是如何造成的。粗略來(lái)看，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括處理器和存儲(chǔ)器硬件、編譯器、操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)互連環(huán)境。而通過(guò)程序員的視角，讀者可以清晰地明白學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)部工作原理會(huì)對(duì)他們今后作為計(jì)算機(jī)科學(xué)研究者和工程師的工作有進(jìn)一步的幫助。它還有助于為進(jìn)一步學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、編譯器和網(wǎng)絡(luò)互連做好準(zhǔn)備。本書(shū)的主要論題包括：數(shù)據(jù)表示、C程序的機(jī)器級(jí)表示、處理器結(jié)構(gòu)，程序優(yōu)化、存儲(chǔ)器層次結(jié)構(gòu)、鏈接、異?？刂屏鳌⑻摂M存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)器管理、系統(tǒng)級(jí)I/O、網(wǎng)絡(luò)編程和并發(fā)編程。書(shū)中所覆蓋的內(nèi)容主要是這些方面是如何影響應(yīng)用和系統(tǒng)程序員的。例如，在講述數(shù)據(jù)表示時(shí)，本書(shū)說(shuō)明了用來(lái)表示數(shù)字的表示方法是有限的，它能夠近似地表示整數(shù)和實(shí)數(shù)，但是這種表示方法是有限制的，程序員必須了解。在講述高速緩存時(shí)，本書(shū)討論了矩陣代碼中的循環(huán)變量的順序是如何影響程序的性能的。在討論網(wǎng)絡(luò)互連時(shí)，本書(shū)描述了并發(fā)服務(wù)器如何能有效地處理來(lái)自多個(gè)客戶(hù)端的請(qǐng)求。本書(shū)基于Intel兼容（IA32）機(jī)器，在Unix或者相關(guān)的操作系統(tǒng)（例如，Linux）上執(zhí)行C程序。雖然書(shū)中包括了一些幫助讀者將Java轉(zhuǎn)化成C的提示，但是還是要求讀者對(duì)C或者C++有一定的了解。您可以通過(guò)本書(shū)的Web網(wǎng)站www.csapp.cs.cmu.edu獲得完整的資料，包括實(shí)驗(yàn)和作業(yè)，授課筆記和代碼示例。本書(shū)英文版久負(fù)盛名，被眾多專(zhuān)業(yè)人士稱(chēng)為“最偉大的計(jì)算機(jī)教材”之一，著名的美國(guó)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系一直將本書(shū)作為教材使用，程序員眼中的透徹講述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的扛鼎之作。作者Randal E. Bryant是卡耐基梅隆大學(xué)的計(jì)算機(jī)科學(xué)系主任，ACM和IEEE雙院士（Fellow），其研究成果多次獲得ACM和IEEE頒發(fā)的大獎(jiǎng)。本書(shū)共分十三章，分別介紹了信息的表示和處理、程序的機(jī)器級(jí)表示、處理器體系結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)器層次結(jié)構(gòu)、靜態(tài)和動(dòng)態(tài)鏈接、虛擬存儲(chǔ)器、系統(tǒng)級(jí)I/O、網(wǎng)絡(luò)編程和并發(fā)編程等精彩內(nèi)容。其目的是解釋計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的所有本質(zhì)概念，并向讀者展示這些概念是如何實(shí)際地影響應(yīng)用程序的正確性、性能和實(shí)用性。與其他主要針對(duì)系統(tǒng)構(gòu)造人員的系統(tǒng)類(lèi)書(shū)籍不同，這本書(shū)是寫(xiě)給程序員的，是從程序員的角度來(lái)描述的。本書(shū)為軟件和硬件之間搭起了一個(gè)橋梁，它給出了一種幫助讀者分別從硬件和軟件的角度去理解一個(gè)程序及其行為的途徑，這也填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)教學(xué)中的一個(gè)空白。本書(shū)的最大優(yōu)點(diǎn)是幫助讀者理解概念，讓讀者很清楚地在腦海中構(gòu)造一個(gè)層次型的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，從最低層數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的表示（如我們一直陌生的浮點(diǎn)數(shù)表示），到流水線指令的構(gòu)成，到虛擬存儲(chǔ)器，到編譯系統(tǒng)，到動(dòng)態(tài)加載庫(kù)，到最后的用戶(hù)應(yīng)用。本書(shū)提供了大量的例子和練習(xí)及部分答案。尤其值得一提的是，對(duì)于每一個(gè)基本概念都有相應(yīng)的筆頭或程序試驗(yàn)，加深讀者的理解。

　　RandalE.Bryant1973年獲得密歇根大學(xué)（UniversityofMichigan）學(xué)士學(xué)位，隨即就讀麻省理工學(xué)院（MassachusettsInstituteofTechnology）的研究生院，并在1981年獲計(jì)算機(jī)博士學(xué)位。他在加州理工學(xué)院（CaliforniaInstituteofTechnology）做了三年助教，從1984年至今一直是卡內(nèi)基梅隆大學(xué)（CarnegieMellon）的教師。他現(xiàn)在是計(jì)算機(jī)科學(xué)的主任級(jí)教授和計(jì)算機(jī)科學(xué)系的系主任。他同時(shí)還受邀于電子和計(jì)算機(jī)工程系。他從事本科和研究生計(jì)算機(jī)系統(tǒng)方面課程的教學(xué)超過(guò)20年。在講授計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)課程多年后，他開(kāi)始把關(guān)注點(diǎn)從如何設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)移到程序員如何在更好地了解系統(tǒng)的情況下編寫(xiě)出更有效和更可靠的程序。他和O’Hallaron教授一起在卡內(nèi)基梅隆大學(xué)開(kāi)設(shè)了“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)導(dǎo)論”課程，那便是此書(shū)的基礎(chǔ)。他還教授一些算法和編程方面的課程。Bryant教授的研究涉及幫助硬件設(shè)計(jì)者驗(yàn)證其系統(tǒng)正確性的軟件工具的設(shè)計(jì)。其中，包括幾種類(lèi)型的模擬器，以及用數(shù)學(xué)方法來(lái)證明設(shè)計(jì)正確性的形式化驗(yàn)證工具。他發(fā)表了100多篇技術(shù)論文。包括Intel、Motorola、IBM和Fujitsu在內(nèi)的主要計(jì)算機(jī)制造商都使用他的研究成果。他還因他的研究獲得過(guò)數(shù)項(xiàng)大獎(jiǎng)。其中包括SemiconductorResearchCorporation頒發(fā)的兩個(gè)發(fā)明榮譽(yù)獎(jiǎng)和一個(gè)技術(shù)成就獎(jiǎng)，美國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)（AssociationforComputerMachinery，ACM）頒發(fā)的Kanellakis理論與實(shí)踐獎(jiǎng)，還有電氣和電子工程師協(xié)會(huì)（InstituteofElectricalandElectronicsEngineers，IEEE）授予的W.R.G.Baker獎(jiǎng)和50年金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)拢╝GoldenJubileeMedal）。他同時(shí)是ACM和IEEE的院士。DavidR.O’Hallaron1986年在維吉尼亞大學(xué)（UniversityofVirginia）獲得計(jì)算機(jī)科學(xué)的博士學(xué)位。在通用電氣工作一段時(shí)間后，于1989年作為系統(tǒng)科學(xué)家成為卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的教員。他目前是計(jì)算機(jī)科學(xué)系和電子及計(jì)算機(jī)工程系的副教授。他教授一些本科生和研究生的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)方面的課程，例如計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)緒論、并行處理器設(shè)計(jì)和Internet服務(wù)。和Bryant教授一起，他開(kāi)設(shè)了“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)導(dǎo)論”課程，那便是此書(shū)的基礎(chǔ)。O’Hallaron教授和他的學(xué)生從事計(jì)算機(jī)系統(tǒng)領(lǐng)域的研究。特別的，他們開(kāi)發(fā)了一些軟件系統(tǒng)，幫助科學(xué)家和工程師在計(jì)算機(jī)上模擬自然界。其中最著名的是Quake項(xiàng)目，一群計(jì)算機(jī)科學(xué)家、土木工程師和地震學(xué)家致力于在強(qiáng)烈地震中預(yù)測(cè)大地運(yùn)動(dòng)的能力，這些強(qiáng)烈地震包括南加洲、古巴、日本、墨西哥和新西蘭的大地震。同Quake項(xiàng)目中其它人員一起，他獲得了CMU計(jì)算機(jī)科學(xué)院頒發(fā)的AllenNewell優(yōu)秀研究獎(jiǎng)?wù)?。他為Quake項(xiàng)目創(chuàng)立的基準(zhǔn)程序，183.equake，被SPEC（StandardsPerformanceEvaluationCorporation）選入非常有影響的SPECCPU和OMP（OpenMp）基準(zhǔn)程序包中。