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一個字節(jié)的奇妙之旅:白話計算機(jī)系統(tǒng)

作者：Yangmin 著
出版社：清華大學(xué)出版社出版時間：2024-10-01
開本： 其他 頁數(shù)： 274
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一個字節(jié)的奇妙之旅:白話計算機(jī)系統(tǒng) 版權(quán)信息

一個字節(jié)的奇妙之旅:白話計算機(jī)系統(tǒng) 內(nèi)容簡介

本書作為一本初學(xué)編程者的入門書，幫助讀者了解整個計算機(jī)系統(tǒng)背后的思想。全書共分為三部分：**部分偏體系結(jié)構(gòu)，主要討論馮諾依曼體系架構(gòu)下的CPU計算過程。第二部分偏操作系統(tǒng)，主要介紹同時運行多道程序的抽象。第三部分偏數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與計算理論，主要介紹紅黑樹與lambda表達(dá)式。

一個字節(jié)的奇妙之旅:白話計算機(jī)系統(tǒng) 目錄

第 1 部分 馮·諾依曼機(jī)器的雛形
第 1 章 電容器中的數(shù)據(jù) 3
1.1 電容器與晶體管 3
1.2 整數(shù)類型 9
1.3 字符與字符串 29
1.4 閱讀材料 36
第 2 章 指令計算的藝術(shù) 37
2.1 指令即數(shù)據(jù) 38
2.2 URM：一種理論計算機(jī) 42
2.3 RISC-V 解釋器 45
2.4 讀取指令：IF 48
2.5 指令譯碼：ID 55
2.6 執(zhí)行指令：EX 62
2.7 訪問內(nèi)存：MEM 69
2.8 寫回寄存器：WB 72
2.9 解釋執(zhí)行樣例程序 74
2.10 閱讀材料 79
第 3 章 過程調(diào)用的魔法 80
3.1 控制轉(zhuǎn)移與返回 80
3.2 棧：表達(dá)式求值器 86
3.3 Prologue 與 Epilogue 91
3.4 分配局部變量. 97
3.5 參數(shù)傳遞與返回值 99
3.6 返回值 104
3.7 遞歸函數(shù) 106
3.8 閱讀材料 119
第 4 章 容量與速度的均衡 120
4.1 多層次儲存 120
4.2 偉大的洞見：局部性原理 124
4.3 組相聯(lián)式映射 126
4.4 查找緩存行 127
4.5 緩存行的狀態(tài) 132
4.6 淘汰策略：LRU 135
4.7 緩存中的 Load/Store 137
4.8 計數(shù)器分析 140
4.9 矩陣轉(zhuǎn)置問題 142
4.10 線程級并行中的緩存一致性 146
4.11 閱讀材料 154
第 2 部分 系統(tǒng)與應(yīng)用的對話
第 5 章 虛擬與物理的內(nèi)存 159
5.1 從源代碼到進(jìn)程 159
5.2 進(jìn)程的虛擬地址空間 164
5.3 多級頁表：虛擬地址映射 168
5.4 共享頁：寫時復(fù)制的詭計 182
5.5 頁錯誤處理程序 184
5.6 按需分配/分頁 186
5.7 頁回收機(jī)制 187
5.8 反向映射：從 PPN 到 PTE 194
5.9 TLB：緩存. 197
5.10 閱讀材料 199
第 6 章 同時運行多道程序 200
6.1 進(jìn)程的幻覺 200
6.2 進(jìn)程控制塊 202
6.3 中斷與異常 207
6.4 內(nèi)核棧與 Trap frame 214
6.5 切換虛擬內(nèi)存 217
6.6 Fork 系統(tǒng)調(diào)用 220
6.7 閱讀材料 225
第 3 部分 精彩紛呈的程序
第 7 章 紅黑樹索引. 229
7.1 從 VMA 開始 229
7.2 二叉搜索樹 230
7.3 AVL 樹. 233
7.4 紅黑樹的平衡性 235
7.5 紅黑樹的結(jié)構(gòu)體 237
7.6 鏈表的插入與刪除 239
7.7 紅黑樹的插入操作 242
7.8 紅黑樹的旋轉(zhuǎn) 245
7.9 紅黑樹的刪除操作 249
7.10 處理雙黑結(jié)點 254
7.11 區(qū)間查詢 258
7.12 紅黑樹索引程序 260
7.13 閱讀材料 266
第 8 章 λ 表達(dá)式求值器 267
8.1 λ 表達(dá)式 267
8.2 抽象語法樹 271
8.3 α 歸約與約束變量 272
8.4 β 歸約與二叉樹操作 276
8.5 β 范式與歸約策略 279
8.6 實現(xiàn) λ 表達(dá)式求值器 285
8.7 常見的 λ 表達(dá)式. 292
8.8 遞歸函數(shù)與不動點組合子 295
8.9 閱讀材料 300
附錄 A 常用的 C 語言標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù) 302
附錄 B RISC-V 指令釋義 307
參考書目 311
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一個字節(jié)的奇妙之旅:白話計算機(jī)系統(tǒng) 作者簡介

趙陽旻，筆名Yangmin，現(xiàn)就職于微軟（Microsoft）M365部門，負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的開發(fā)與維護(hù)。畢業(yè)于復(fù)旦大學(xué)計算機(jī)專業(yè)，卡內(nèi)基梅隆大學(xué)軟件工程專業(yè)。

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