第1章? ? 计算机系统漫游
? ? 1.1? ? 信息就是位+上下文
? ? 1.2? ? 程序被其他程序翻译成不同的格式
? ? 1.3? ? 了解编译系统如何工作是大有益处的
? ? 1.4? ? 处理器读并解释储存在内存中的指令
? ? ? ? 1.4.1? ? 系统的硬件组成
? ? ? ? 1.4.2? ? 运行hello程序
? ? 1.5? ? 高速缓存至关重要
? ? 1.6? ? 存储设备形成层次结构
? ? 1.7? ? 操作系统管理硬件
? ? ? ? 1.7.1? ? 进程
? ? ? ? 1.7.2? ? 线程
? ? ? ? 1.7.3? ? 虚拟内存
? ? ? ? 1.7.4? ? 文件
? ? 1.8? ? 系统之间利用网络通信
? ? 1.9? ? 重要主题
? ? ? ? 1.9.1? ? Amdahl定律
? ? ? ? 1.9.2? ? 并发和并行
? ? ? ? 1.9.3? ? 计算机系统中抽象的重要性
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? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 第一部分? ? ? ? ? ? 程序结构和执行
第2章? ? 信息的表示和处理
? ? 2.1? ? 信息存储
? ? ? ? 2.1.1? ? 十六进制表示法
? ? ? ? 2.1.2? ? 字数据大小
? ? ? ? 2.1.3? ? 寻址和字节顺序
? ? ? ? 2.1.4? ? 表示字符串
? ? ? ? 2.1.5? ? 表示代码
? ? ? ? 2.1.6? ? 布尔代数简介
? ? ? ? 2.1.7? ? C语言中的位级运算
? ? ? ? 2.1.8? ? C语言中的逻辑运算
? ? ? ? 2.1.9? ? C语言中的移位运算
? ? 2.2? ? 整数表示
? ? ? ? 2.2.1? ? 整型数据类型
? ? ? ? 2.2.2? ? 无符号数的编码
? ? ? ? 2.2.3? ? 补码编码
? ? ? ? 2.2.4? ? 有符号数和无符号数之间的转换
? ? ? ? 2.2.5? ? C语言中的有符号数与无符号数
? ? ? ? 2.2.6? ? 扩展一个数字的位表示
? ? ? ? 2.2.7? ? 截断数字
? ? ? ? 2.2.8? ? 关于有符号数与无符号数的建议
? ? 2.3? ? 整数运算
? ? ? ? 2.3.1? ? 无符号加法
? ? ? ? 2.3.2? ? 补码加法
? ? ? ? 2.3.3? ? 补码的非
? ? ? ? 2.3.4? ? 无符号乘法
? ? ? ? 2.3.5? ? 补码乘法
? ? ? ? 2.3.6? ? 乘以常数
? ? ? ? 2.3.7? ? 除以2的幂
? ? ? ? 2.3.8? ? 关于整数运算的最后思考
? ? 2.4? ? 浮点数
? ? ? ? 2.4.1? ? 二进制小数
? ? ? ? 2.4.2? ? IEEE浮点表示
? ? ? ? 2.4.3? ? 数字示例
? ? ? ? 2.4.4? ? 舍入
? ? ? ? 2.4.5? ? 浮点运算
? ? ? ? 2.4.6? ? C语言中的浮点数
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第3章? ? 程序的机器级表示
? ? 3.1? ? 历史观点
? ? 3.2? ? 程序编码
? ? ? ? 3.2.1? ? 机器级代码
? ? ? ? 3.2.2? ? 代码示例
? ? ? ? 3.2.3? ? 关于格式的注解
? ? 3.3? ? 数据格式
? ? 3.4? ? 访问信息
? ? ? ? 3.4.1? ? 操作数指示符
? ? ? ? 3.4.2? ? 数据传送指令
? ? ? ? 3.4.3? ? 数据传送示例
? ? ? ? 3.4.4? ? 压入和弹出栈数据
? ? 3.5? ? 算术和逻辑操作
? ? ? ? 3.5.1? ? 加载有效地址
? ? ? ? 3.5.2? ? 一元和二元操作符
? ? ? ? 3.5.3? ? 移位操作
? ? ? ? 3.5.4? ? 讨论
? ? ? ? 3.5.5? ? 特殊的算术操作
? ? 3.6? ? 控制
? ? ? ? 3.6.1? ? 条件码
? ? ? ? 3.6.2? ? 访问条件码
? ? ? ? 3.6.3? ? 跳转指令
? ? ? ? 3.6.4? ? 跳转指令的编码
? ? ? ? 3.6.5? ? 用条件控制来实现条件分支
? ? ? ? 3.6.6? ? 用条件传送来实现条件分支
? ? ? ? 3.6.7? ? 循环
? ? ? ? 3.6.8? ? switch语句
? ? 3.7? ? 过程
? ? ? ? 3.7.1? ? 运行时栈
? ? ? ? 3.7.2? ? 转移控制
? ? ? ? 3.7.3? ? 数据传送
? ? ? ? 3.7.4? ? 栈上的局部存储
? ? ? ? 3.7.5? ? 寄存器中的局部存储空间
? ? ? ? 3.7.6? ? 递归过程
? ? 3.8? ? 数组分配和访问
? ? ? ? 3.8.1? ? 基本原则
? ? ? ? 3.8.2? ? 指针运算
? ? ? ? 3.8.3? ? 嵌套的数组
? ? ? ? 3.8.4? ? 定长数组
? ? ? ? 3.8.5? ? 变长数组
? ? 3.9? ? 异质的数据结构
? ? ? ? 3.9.1? ? 结构
? ? ? ? 3.9.2? ? 联合
? ? ? ? 3.9.3? ? 数据对齐
? ? 3.10? ? 在机器级程序中将控制与数据结合起来
? ? ? ? 3.10.1? ? 理解指针
? ? ? ? 3.10.2? ? 应用：使用GDB调试器
? ? ? ? 3.10.3? ? 内存越界引用和缓冲区溢出
? ? ? ? 3.10.4? ? 对抗缓冲区溢出攻击
? ? ? ? 3.10.5? ? 支持变长栈帧
? ? 3.11? ? 浮点代码
? ? ? ? 3.11.1? ? 浮点传送和转换操作
? ? ? ? 3.11.2? ? 过程中的浮点代码
? ? ? ? 3.11.3? ? 浮点运算操作
? ? ? ? 3.11.4? ? 定义和使用浮点常数
? ? ? ? 3.11.5? ? 在浮点代码中使用位级操作
? ? ? ? 3.11.6? ? 浮点比较操作
? ? ? ? 3.11.7? ? 对浮点代码的观察结论
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第4章? ? 处理器体系结构
? ? 4.1? ? Y86-64指令集体系结构
? ? ? ? 4.1.1? ? 程序员可见的状态
? ? ? ? 4.1.2? ? Y86-64指令
? ? ? ? 4.1.3? ? 指令编码
? ? ? ? 4.1.4? ? Y86-64异常
? ? ? ? 4.1.5? ? Y86-64程序
? ? ? ? 4.1.6? ? 一些Y86-64指令的详情
? ? 4.2? ? 逻辑设计和硬件控制语言HCL
? ? ? ? 4.2.1? ? 逻辑门
? ? ? ? 4.2.2? ? 组合电路和HCL布尔表达式
? ? ? ? 4.2.3? ? 字级的组合电路和HCL整数表达式
? ? ? ? 4.2.4? ? 集合关系
? ? ? ? 4.2.5? ? 存储器和时钟
? ? 4.3? ? Y86-64的顺序实现
? ? ? ? 4.3.1? ? 将处理组织成阶段
? ? ? ? 4.3.2? ? SEQ硬件结构
? ? ? ? 4.3.3? ? SEQ的时序
? ? ? ? 4.3.4? ? SEQ阶段的实现
? ? 4.4? ? 流水线的通用原理
? ? ? ? 4.4.1? ? 计算流水线
? ? ? ? 4.4.2? ? 流水线操作的详细说明
? ? ? ? 4.4.3? ? 流水线的局限性
? ? ? ? 4.4.4? ? 带反馈的流水线系统
? ? 4.5? ? Y86-64的流水线实现
? ? ? ? 4.5.1? ? SEQ+：重新安排计算阶段
? ? ? ? 4.5.2? ? 插入流水线寄存器
? ? ? ? 4.5.3? ? 对信号进行重新排列和标号
? ? ? ? 4.5.4? ? 预测下一个PC
? ? ? ? 4.5.5? ? 流水线冒险
? ? ? ? 4.5.6? ? 异常处理
? ? ? ? 4.5.7? ? PIPE各阶段的实现
? ? ? ? 4.5.8? ? 流水线控制逻辑
? ? ? ? 4.5.9? ? 性能分析
? ? ? ? 4.5.10? ? 未完成的工作
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第5章? ? 优化程序性能
? ? 5.1? ? 优化编译器的能力和局限性
? ? 5.2? ? 表示程序性能
? ? 5.3? ? 程序示例
? ? 5.4? ? 消除循环的低效率
? ? 5.5? ? 减少过程调用
? ? 5.6? ? 消除不必要的内存引用
? ? 5.7? ? 理解现代处理器
? ? ? ? 5.7.1? ? 整体操作
? ? ? ? 5.7.2? ? 功能单元的性能
? ? ? ? 5.7.3? ? 处理器操作的抽象模型
? ? 5.8? ? 循环展开
? ? 5.9? ? 提高并行性
? ? ? ? 5.9.1? ? 多个累积变量
? ? ? ? 5.9.2? ? 重新结合变换
? ? 5.10? ? 优化合并代码的结果小结
? ? 5.11? ? 一些限制因素
? ? ? ? 5.11.1? ? 寄存器溢出
? ? ? ? 5.11.2? ? 分支预测和预测错误处罚
? ? 5.12? ? 理解内存性能
? ? ? ? 5.12.1? ? 加载的性能
? ? ? ? 5.12.2? ? 存储的性能
? ? 5.13? ? 应用：性能提高技术
? ? 5.14? ? 确认和消除性能瓶颈
? ? ? ? 5.14.1? ? 程序剖析
? ? ? ? 5.14.2? ? 使用剖析程序来指导优化
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第6章? ? 存储器层次结构
? ? 6.1? ? 存储技术
? ? ? ? 6.1.1? ? 随机访问存储器
? ? ? ? 6.1.2? ? 磁盘存储
? ? ? ? 6.1.3? ? 固态硬盘
? ? ? ? 6.1.4? ? 存储技术趋势
? ? 6.2? ? 局部性
? ? ? ? 6.2.1? ? 对程序数据引用的局部性
? ? ? ? 6.2.2? ? 取指令的局部性
? ? ? ? 6.2.3? ? 局部性小结
? ? 6.3? ? 存储器层次结构
? ? ? ? 6.3.1? ? 存储器层次结构中的缓存
? ? ? ? 6.3.2? ? 存储器层次结构概念小结
? ? 6.4? ? 高速缓存存储器
? ? ? ? 6.4.1? ? 通用的高速缓存存储器组织结构
? ? ? ? 6.4.2? ? 直接映射高速缓存
? ? ? ? 6.4.3? ? 组相联高速缓存
? ? ? ? 6.4.4? ? 全相联高速缓存
? ? ? ? 6.4.5? ? 有关写的问题
? ? ? ? 6.4.6? ? 一个真实的高速缓存层次结构的解剖
? ? ? ? 6.4.7? ? 高速缓存参数的性能影响
? ? 6.5????编写高速缓存友好的代码
? ? 6.6? ? 综合：高速缓存对程序性能的影响
? ? ? ? 6.6.1? ? 存储器山
? ? ? ? 6.6.2? ? 重新排列循环以提高空间局部性
? ? ? ? 6.6.3? ? 在程序中利用局部性
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? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 第二部分? ? ? ? ? ? 在系统上运行程序
第7章? ? 链接
? ? 7.1? ? 编译器驱动程序
? ? 7.2? ? 静态链接
? ? 7.3? ? 目标文件
? ? 7.4? ? 可重定位目标文件
? ? 7.5? ? 符号和符号表
? ? 7.6? ? 符号解析
? ? ? ? 7.6.1? ? 链接器如何解析多重定义的全局符号
? ? ? ? 7.6.2? ? 与静态库链接
? ? ? ? 7.6.3? ? 链接器如何使用静态库来解析引用
? ? 7.7? ? 重定位
? ? ? ? 7.7.1? ? 重定位条目
? ? ? ? 7.7.2? ? 重定位符号引用
? ? 7.8? ? 可执行目标文件
? ? 7.9? ? 加载可执行目标文件
? ? 7.10? ? 动态链接共享库
? ? 7.11? ? 从应用程序中加载和链接共享库
? ? 7.12? ? 位置无关代码
? ? 7.13? ? 库打桩机制
? ? ? ? 7.13.1? ? 编译时打桩
? ? ? ? 7.13.2? ? 链接时打桩
? ? ? ? 7.13.3? ? 运行时打桩
? ? 7.14? ? 处理目标文件的工具
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第8章? ? 异常控制流
? ? 8.1? ? 异常
? ? ? ? 8.1.1? ? 异常处理
? ? ? ? 8.1.2? ? 异常的类别
? ? ? ? 8.1.3? ? Linux/x86-64系统中的异常
? ? 8.2? ? 进程
? ? ? ? 8.2.1? ? 逻辑控制流
? ? ? ? 8.2.2? ? 并发流
? ? ? ? 8.2.3? ? 私有地址空间
? ? ? ? 8.2.4? ? 用户模式和内核模式
? ? ? ? 8.2.5? ? 上下文切换
? ? 8.3? ? 系统调用错误处理
? ? 8.4? ? 进程控制
? ? ? ? 8.4.1? ? 获取进程ID
? ? ? ? 8.4.2? ? 创建和终止进程
? ? ? ? 8.4.3? ? 回收子进程
? ? ? ? 8.4.4? ? 让进程休眠
? ? ? ? 8.4.5? ? 加载并运行程序
? ? ? ? 8.4.6? ? 利用fork和execve运行程序
? ? 8.5? ? 信号
? ? ? ? 8.5.1? ? 信号术语
? ? ? ? 8.5.2? ? 发送信号
? ? ? ? 8.5.3? ? 接收信号
? ? ? ? 8.5.4? ? 阻塞和解除阻塞信号
? ? ? ? 8.5.5? ? 编写信号处理程序
? ? ? ? 8.5.6? ? 同步流以避免讨厌的并发错误
? ? ? ? 8.5.7? ? 显式地等待信号
? ? 8.6? ? 非本地跳转
? ? 8.7? ? 操作进程地工具
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第9章? ? 虚拟内存
? ? 9.1? ? 物理和虚拟寻址
? ? 9.2? ? 地址空间
? ? 9.3? ? 虚拟内存作为缓存的工具
? ? ? ? 9.3.1? ? DRAM缓存的组织结构
? ? ? ? 9.3.2? ? 页表
? ? ? ? 9.3.3? ? 页命中
? ? ? ? 9.3.4? ? 缺页
? ? ? ? 9.3.5? ? 分配页面
? ? ? ? 9.3.6? ? 又是局部性救了我们
? ? 9.4? ? 虚拟内存作为内存管理的工具
? ? 9.5? ? 虚拟内存作为内存保护的工具
? ? 9.6? ? 地址翻译
? ? ? ? 9.6.1? ? 结合高速缓存和虚拟内存
? ? ? ? 9.6.2? ? 利用TLB加速地址翻译
? ? ? ? 9.6.3? ? 多级页表
? ? ? ? 9.6.4? ? 综合：端到端的地址翻译
? ? 9.7? ? 案例研究：Intel Core i7/Linux内存系统
? ? ? ? 9.7.1? ? Core i7地址翻译
? ? ? ? 9.7.2? ? Linux虚拟内存系统
? ? 9.8? ? 内存映射
? ? ? ? 9.8.1? ? 再看共享对象
? ? ? ? 9.8.2? ? 再看fork函数
? ? ? ? 9.8.3? ? 再看execve函数
? ? ? ? 9.8.4? ? 使用mmap函数的用户级内存映射
? ? 9.9? ? 动态内存分配
? ? ? ? 9.9.1? ? malloc和free函数
? ? ? ? 9.9.2? ? 为什么要使用动态内存分配
? ? ? ? 9.9.3? ? 分配器的要求和目标
? ? ? ? 9.9.4? ? 碎片
? ? ? ? 9.9.5? ? 实现问题
? ? ? ? 9.9.6? ? 隐式空闲链表
? ? ? ? 9.9.7? ? 放置已分割的块
? ? ? ? 9.9.8? ? 分割空闲块
? ? ? ? 9.9.9? ? 获取额外的堆内存
? ? ? ? 9.9.10? ? 合并空闲块
? ? ? ? 9.9.11? ? 带边界标记的合并
? ? ? ? 9.9.12? ? 综合：实现一个简单的分配器
? ? ? ? 9.9.13? ? 显式空闲链表
? ? ? ? 9.9.14? ? 分离的空闲链表
? ? 9.10? ? 垃圾收集
? ? ? ? 9.10.1? ? 垃圾收集器的基本知识
? ? ? ? 9.10.2? ? Mark&Sweep垃圾收集器
? ? ? ? 9.10.3? ? C程序的保守Mark&Sweep
? ? 9.11? ? C程序中常见的与内存有关的错误
? ? ? ? 9.11.1? ? 间接引用坏指针
? ? ? ? 9.11.2? ? 读未初始化的内存
? ? ? ? 9.11.3? ? 允许栈缓冲区溢出
? ? ? ? 9.11.4? ? 假设指针和它们指向的对象是相同大小的
? ? ? ? 9.11.5? ? 造成错位错误
? ? ? ? 9.11.6? ? 引用指针，而不是它所指向的对象
? ? ? ? 9.11.7? ? 误解指针运算
? ? ? ? 9.11.8? ? 引用不存在的变量
? ? ? ? 9.11.9? ? 引用空闲堆块中的数据
? ? ? ? 9.11.10? ? 引起内存泄漏
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? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 第三部分? ? ? ? ? ? 程序间的交互和通信
第10章? ? 系统级I/O
? ? 10.1? ? Unix I/O
? ? 10.2? ? 文件
? ? 10.3? ? 打开和关闭文件
? ? 10.4? ? 读和写文件
? ? 10.5? ? 用RIO包健壮地读写
? ? ? ? 10.5.1? ? RIO的无缓冲的输入输出函数
? ? ? ? 10.5.2? ? RIO的带缓冲的输入函数
? ? 10.6? ? 读取文件元数据
? ? 10.7? ? 读取目录内容
? ? 10.8? ? 共享文件
? ? 10.9? ? I/O重定向
? ? 10.10? ? 标准I/O
? ? 10.11? ? 综合：我该使用哪些I/O函数？
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第11章? ? 网络编程
? ? 11.1? ? 客户端-服务器编程模型
? ? 11.2? ? 网络
? ? 11.3? ? 全球IP因特网
? ? ? ? 11.3.1? ? IP地址
? ? ? ? 11.3.2? ? 因特网域名
? ? ? ? 11.3.3? ? 因特网连接
? ? 11.4? ? 套接字接口
? ? ? ? 11.4.1? ? 套接字地址结构
? ? ? ? 11.4.2? ? socket函数
? ? ? ? 11.4.3? ? connect函数
? ? ? ? 11.4.4? ? bind函数
? ? ? ? 11.4.5? ? listen函数
? ? ? ? 11.4.6? ? accept函数
? ? ? ? 11.4.7? ? 主机和服务的转换
? ? ? ? 11.4.8? ? 套接字接口的辅助函数
? ? ? ? 11.4.9? ? echo客户端和服务器的示例
? ? 11.5? ? Web服务器
? ? ? ? 11.5.1? ? Web基础
? ? ? ? 11.5.2? ? Web内容
? ? ? ? 11.5.3? ? HTTP事务
? ? ? ? 11.5.4? ? 服务动态内容
? ? 11.6? ? 综合：TINY Web服务器
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第12章? ? 并发编程
? ? 12.1? ? 基于进程的并发编程
? ? ? ? 12.1.1? ? 基于进程的并发服务器
? ? ? ? 12.1.2? ? 进程的优劣
? ? 12.2? ? 基于I/O多路复用的并发编程
? ? ? ? 12.2.1? ? 基于I/O多路复用的并发事件驱动服务器
? ? ? ? 12.2.2? ? I/O多路复用技术的优劣
? ? 12.3? ? 基于线程的并发编程
? ? ? ? 12.3.1? ? 线程指向模型
? ? ? ? 12.3.2? ? Posix线程
? ? ? ? 12.3.3? ? 创建线程
? ? ? ? 12.3.4? ? 终止线程
? ? ? ? 12.3.5? ? 回收已终止线程的资源
? ? ? ? 12.3.6? ? 分离线程
? ? ? ? 12.3.7? ? 初始化线程
? ? ? ? 12.3.8? ? 基于线程的并发服务器
? ? 12.4? ? 多线程程序中的共享变量
? ? ? ? 12.4.1? ? 线程内存模型
? ? ? ? 12.4.2? ? 将变量映射到内存
? ? ? ? 12.4.3? ? 共享变量
? ? 12.5? ? 用信号量同步线程
? ? ? ? 12.5.1? ? 进度图
? ? ? ? 12.5.2? ? 信号量
? ? ? ? 12.5.3? ? 使用信号量来实现互斥
? ? ? ? 12.5.4? ? 利用信号量来调度共享资源
? ? ? ? 12.5.5? ? 综合：基于预线程化的并发服务器
? ? 12.6? ? 使用线程提高并行性
? ? 12.7? ? 其他并发问题
? ? ? ? 12.7.1? ? 线程安全
? ? ? ? 12.7.2? ? 可重入性
? ? ? ? 12.7.3? ? 在线程化的程序中使用已存在的库函数
? ? ? ? 12.7.4? ? 竞争
? ? ? ? 12.7.5? ? 死锁
? ? 小结? ? 参考文献说明? ? 家庭作业? ? 练习题答案
附录A? ? 错误处理
参考文献