计算机系统基础 第2版

《计算机系统基础 第2版》主要介绍与计算机系统相关的核心概念，解释这些概念如何相互关联并终影响程序执行的结果和性能。《计算机系统基础 第2版》共分8章，主要内容包括数据的表示和运算、程序的转换及机器级表示、程序的链接、程序的执行、存储器层次结构、虚拟存储器、异常控制流和I/O操作的实现等。《计算机系统基础 第2版》将计算机系统每个抽象 层涉及的重要概念通过程序的开发和运行串联起来，内容详尽，反映现实，概念清楚，通俗易懂，实例丰富，并提供大量典型习题以供读者练习。《计算机系统基础 第2版》可以作为计算机专业本科或大专院校学生计算机系统方面的基础性教材，也可以作为有关专业研究生或计算机技术人员的参考书。 ---------- 前言 后 PC 时代的到来，使得原先基于 PC 而建立起来的专业教学内容已经远远不能反映现代社会对计算机专业人才的培养要求，原先计算机专业人才培养强调“程序”设计也变为更强调“系统”设计。这需要我们重新规划教学课程体系，调整教学理念和教学内容，加强学生系统能力培养，使学生能够深刻理解计算机系统整体概念，更好地掌握软/硬件协同设计和程序设计技术，从而更多地培养出满足业界需求的各类计算机专业人才。不管培养计算机系统哪个层面的计算机技术人才，计算机专业教育都要重视学生“系统观”的培养。 《计算机系统基础 第2版》的主要目的就是为加强计算机专业学生的“系统观”而提供一本关于“计算机系统基础”课程教学的教材。 1. 《计算机系统基础 第2版》的写作思路和内容组织 《计算机系统基础 第2版》从程序员视角出发，重点介绍应用程序员如何利用计算机系统相关知识来编写更有效的程序。《计算机系统基础 第2版》以高级语言程序的开发和运行过程为主线，将该过程中每个环节所涉及的硬件和软件的基本概念关联起来，试图使读者建立一个完整的计算机系统层次结构框架，了解计算机系统的全貌和相关知识体系，初步理解计算机系统中的每一个抽象层及其相互转换关系，建立高级语言程序、ISA、OS、编译器、链接器等之间的相互关联；对指令在硬件上的执行过程和指令的底层硬件执行机制有一定的认识和理解，从而增强读者在程序的调试、性能优化、移植和健壮性保证等方面的能力，并为后续的“计算机组成与设计”“操作系统”“编译技术”“计算机体系结构”等课程打下坚实基础。 《计算机系统基础 第2版》的具体内容包括：程序中处理的数据在机器中的表示和运算、程序中各类控制语句对应的机器级代码的结构、可执行目标代码的链接生成、可执行目标代码中的指令序列在机器上的执行过程、存储访问过程、打断程序正常执行的机制以及程序中的 I/O 操作功能如何通过请求操作系统内核提供的系统调用服务来完成等。 不管构建一个计算机系统的各类硬件和软件多么千差万别，计算机系统的构建原理以及在计算机系统上的程序转换和执行机理是相通的，因而，《计算机系统基础 第2版》仅介绍一种特定计算机系统平台下的相关内容。《计算机系统基础 第2版》所用的平台为 IA-32/x86-64 + Linux + GCC + C 语言 《计算机系统基础 第2版》共有 8 章，分两个部分 第一部分主要是系统概要并介绍可执行目标文件的生成，包含第 1～4 章 第二部分主要介绍可执行目标文件的运行，包含第 5～8 章 第 1 章是计算机系统概述 第 2 章和第 3 章分别介绍高级语言程序中的数据和语句所对应的底层机器级表示，展示的是高级语言程序到机器级语言程序的对应转换关系 第 4 章主要介绍如何将不同的程序模块链接起来构成可执行目标文件，展示的是程序的链接环节 第 5 章和第 6 章着重介绍程序的运行环节，包括与程序运行密切相关的硬件部分——CPU 及存储器的组织 第 7 章介绍打断程序正常运行的事件机制——异常控制流 第 8 章主要介绍程序中I/O操作的实现机制 此外，附录 A 中还补充了数字逻辑电路的基础内容，为那些没有数字逻辑电路基础知识的读者阅读《计算机系统基础 第2版》提供方便。 2. 读者所需的背景知识 《计算机系统基础 第2版》假定读者对C语言程序设计有一定的基础，已经掌握了C语言的语法和各类控制语句、数据类型及其运算、各类表达式、函数调用和C语言的标准库函数等相关知识。 此外，《计算机系统基础 第2版》对于程序中指令的执行过程进行了介绍，这涉及布尔代数、逻辑运算电路、存储部件等内容，因而，《计算机系统基础 第2版》正文内容假定读者具有数字逻辑电路基础知识。不过，如果读者不具备这些背景知识的话，可以参看《计算机系统基础 第2版》附录 A 《计算机系统基础 第2版》所用的平台为 IA-32/x86-64 + Linux + GCC + C 语言。书中大多数 C 语言程序对应的机器级表示都是基于 IA-32 + Linux 平台用 GCC