[套装书]离散数学及其应用（原书第8版）+深入理解计算机系统（原书第3版）（2册）
| 作者 |
| [美]肯尼思·H. 罗森（Kenneth H. Rosen）（美）兰德尔·E.布莱恩特（Randal E.Bryant） |
| 丛书名 |
| 计算机科学丛书 |
| 出版社 |
| 机械工业出版社 |
| ISBN |
| 9781911041656 |
| 简要 |
| 简介 |
| 内容简介书籍计算机书籍 ---------------------------离散数学及其应用（原书第8版）--------------------------- 本书是经典的离散数学教材，被全球数百所大学广为采用。书中全面而系统地介绍了离散数学的理论和方法，主要包括：逻辑和证明，集合、函数、序列、求和与矩阵，算法，数论和密码学，归纳与递归，计数，离散概率，关系，图，树，布尔代数，计算模型。全书取材广泛，除包括定义、定理的严格陈述外，还配备大量的例题、图表、应用实例和练习。第8版做了与时俱进的更新，成为更加实用的教学工具。本书可作为高等院校数学、计算机科学和计算机工程等专业的教材，也可作为科技领域从业人员的参考书。 ---------------------------深入理解计算机系统（原书第3版）--------------------------- 本书从程序员的视角详细阐述计算机系统的本质概念，并展示这些概念如何实实在在地影响应用程序的正确性、性能和实用性。全书共12章，主要包括信息的表示和处理、程序的机器级表示、处理器体系结构、优化程序性能、存储器层次结构、链接、异常控制流、虚拟存储器、系统级I/O、网络编程、并发编程等内容。书中提供了大量的例子和练习题，并给出部分答案，有助于读者加深对正文所述概念和知识的理解。 本书适合作为高等院校计算机及相关专业本科生、研究生的教材，也可供想要写出更快、更可靠程序的程序员及专业技术人员参考。 |
| 目录 |
---------------------------离散数学及其应用（原书第8版）--------------------------- 出版者的话 译者序 前言 在线资源 致学生 作者简介 符号表 第1章 基础：逻辑和证明1 1.1 命题逻辑1 1.1.1 引言1 1.1.2 命题1 1.1.3 条件语句4 1.1.4 复合命题的真值表7 1.1.5 逻辑运算符的优先级8 1.1.6 逻辑运算和比特运算8 练习9 1.2 命题逻辑的应用15 1.2.1 引言15 1.2.2 语句翻译15 1.2.3 系统规范说明16 1.2.4 布尔搜索16 1.2.5 逻辑谜题17 1.2.6 逻辑电路18 练习20 1.3 命题等价式23 1.3.1 引言23 1.3.2 逻辑等价式23 1.3.3 德·摩根律的运用25 1.3.4 构造新的逻辑等价式26 1.3.5 可满足性28 1.3.6 可满足性的应用28 1.3.7 可满足性问题求解30 练习31 1.4 谓词和量词34 1.4.1 引言34 1.4.2 谓词34 1.4.3 量词37 1.4.4 有限域上的量词39 1.4.5 受限域的量词39 1.4.6 量词的优先级40 1.4.7 变量绑定40 1.4.8 涉及量词的逻辑等价式40 1.4.9 量化表达式的否定41 1.4.10 语句到逻辑表达式的翻译42 1.4.11 系统规范说明中量词的使用43 1.4.12 选自路易斯·卡罗尔的例子44 1.4.13 逻辑程序设计45 练习46 1.5 嵌套量词51 1.5.1 引言51 1.5.2 理解涉及嵌套量词的语句51 1.5.3 量词的顺序52 1.5.4 数学语句到嵌套量词语句的翻译53 1.5.5 嵌套量词到自然语言的翻译54 1.5.6 汉语语句到逻辑表达式的翻译54 1.5.7 嵌套量词的否定55 练习56 1.6 推理规则62 1.6.1 引言62 1.6.2 命题逻辑的有效论证62 1.6.3 命题逻辑的推理规则63 1.6.4 使用推理规则建立论证65 1.6.5 消解律66 1.6.6 谬误66 1.6.7 量化命题的推理规则67 1.6.8 命题和量化命题推理规则的组合使用68 练习69 1.7 证明导论72 1.7.1 引言72 1.7.2 一些专用术语72 1.7.3 理解定理是如何陈述的73 1.7.4 证明定理的方法73 1.7.5 直接证明法73 1.7.6 反证法74 1.7.7 归谬证明法76 1.7.8 证明中的错误78 1.7.9 良好的开端79 练习80 1.8 证明的方法和策略81 1.8.1 引言81 1.8.2 穷举证明法和分情形证明法81 1.8.3 存在性证明84 1.8.4 唯一性证明86 1.8.5 证明策略87 1.8.6 寻找反例89 1.8.7 证明策略实践90 1.8.8 拼接90 1.8.9 开放问题的作用92 1.8.10 其他证明方法93 练习94 关键术语和结论96 复习题97 补充练习98 计算机课题100 计算和探索101 写作课题101 第2章 基本结构：集合、函数、序列、求和与矩阵102 2.1 集合102 2.1.1 引言102 2.1.2 文氏图104 2.1.3 子集105 2.1.4 集合的大小106 2.1.5 幂集107 2.1.6 笛卡儿积107 2.1.7 使用带量词的集合符号109 2.1.8 真值集和量词109 练习109 2.2 集合运算112 2.2.1 引言112 2.2.2 集合恒等式114 2.2.3 扩展的并集和交集116 2.2.4 集合的计算机表示117 2.2.5 多重集118 练习119 2.3 函数123 2.3.1 引言123 2.3.2 一对一函数和映上函数125 2.3.3 反函数和函数合成128 2.3.4 函数的图130 2.3.5 一些重要的函数130 2.3.6 部分函数133 练习133 2.4 序列与求和138 2.4.1 引言138 2.4.2 序列138 2.4.3 递推关系139 2.4.4 特殊的整数序列141 2.4.5 求和144 练习147 2.5 集合的基数150 2.5.1 引言150 2.5.2 可数集合151 2.5.3 不可数集合153 练习155 2.6 矩阵157 2.6.1 引言157 2.6.2 矩阵算术158 2.6.3 矩阵的转置和幂159 2.6.4 0-1矩阵160 练习161 关键术语和结论164 复习题166 补充练习166 计算机课题168 计算和探索169 写作课题169 第3章 算法170 3.1 算法170 3.1.1 引言170 3.1.2 搜索算法172 3.1.3 排序174 3.1.4 字符串匹配176 3.1.5 贪婪算法177 3.1.6 停机问题179 练习180 3.2 函数的增长183 3.2.1 引言183 3.2.2 大O记号184 3.2.3 一些重要函数的大O估算187 3.2.4 函数组合的增长190 3.2.5 大Ω与大Θ记号191 练习192 3.3 算法的复杂度196 3.3.1 引言196 3.3.2 时间复杂度196 3.3.3 矩阵乘法的复杂度198 3.3.4 算法范型199 3.3.5 理解算法的复杂度201 练习203 关键术语和结论207 复习题208 补充练习209 计算机课题211 计算和探索211 写作课题212 第4章 数论和密码学213 4.1 整除性和模算术213 4.1.1 引言213 4.1.2 除法213 4.1.3 除法算法214 4.1.4 模算术215 4.1.5 模m算术217 练习218 4.2 整数表示和算法220 4.2.1 引言220 4.2.2 整数表示220 4.2.3 整数运算算法223 4.2.4 模指数运算225 练习226 4.3 素数和最大公约数229 4.3.1 引言229 4.3.2 素数229 4.3.3 试除法230 4.3.4 埃拉托斯特尼筛法231 4.3.5 关于素数的猜想和开放问题235 4.3.6 最大公约数和最小公倍数236 4.3.7 欧几里得算法238 4.3.8 gcd的线性组合表示239 练习242 4.4 求解同余方程245 4.4.1 引言245 4.4.2 线性同余方程245 4.4.3 中国剩余定理247 4.4.4 大整数的计算机算术248 4.4.5 费马小定理249 4.4.6 伪素数250 4.4.7 原根和离散对数251 练习252 4.5 同余的应用255 4.5.1 散列函数255 4.5.2 伪随机数256 4.5.3 校验码257 练习259 4.6 密码学260 4.6.1 引言260 4.6.2 古典密码学261 4.6.3 公钥密码学263 4.6.4 RSA密码系统265 4.6.5 RSA加密265 4.6.6 RSA解密266 4.6.7 用RSA作为公钥系统266 4.6.8 密码协议267 4.6.9 同态加密268 练习269 关键术语和结论271 复习题273 补充练习273 计算机课题275 计算和探索276 写作课题276 第5章 归纳与递归278 5.1 数学归纳法278 5.1.1 引言278 5.1.2 数学归纳法279 5.1.3 为什么数学归纳法是有效的280 5.1.4 选择正确的基础步骤280 5.1.5 运用数学归纳法进行证明的原则281 5.1.6 数学归纳法的优点与缺点281 5.1.7 利用数学归纳法证明的例子281 5.1.8 使用数学归纳法时犯的错误290 练习291 5.2 强归纳法与良序性296 5.2.1 引言296 5.2.2 强归纳法296 5.2.3 利用强归纳法证明的例子298 5.2.4 计算几何学中使用强归纳法300 5.2.5 利用良序性证明302 练习302 5.3 递归定义与结构归纳法306 5.3.1 引言306 5.3.2 递归地定义函数307 5.3.3 递归地定义集合与结构309 5.3.4 结构归纳法312 5.3.5 广义归纳法315 练习315 5.4 递归算法320 5.4.1 引言320 5.4.2 证明递归算法的正确性322 5.4.3 递归与迭代323 5.4.4 归并排序324 练习327 5.5 程序正确性329 5.5.1 引言329 5.5.2 程序验证329 5.5.3 推理规则330 5.5.4 条件语句330 5.5.5 循环不变量332 练习333 关键术语和结论334 复习题335 补充练习336 计算机课题340 计算和探索341 写作课题341 第6章 计数342 6.1 计数的基础342 6.1.1 引言342 6.1.2 基本的计数原则342 6.1.3 比较复杂的计数问题346 6.1.4 减法法则（两个集合的容斥原理）347 6.1.5 除法法则349 6.1.6 树图349 练习350 6.2 鸽巢原理354 6.2.1 引言354 6.2.2 广义鸽巢原理355 6.2.3 鸽巢原理的几个简单应用357 练习359 6.3 排列与组合361 6.3.1 引言361 6.3.2 排列361 6.3.3 组合362 练习365 6.4 二项式系数和恒等式367 6.4.1 二项式定理368 6.4.2 帕斯卡恒等式和三角形370 6.4.3 其他的二项式系数 恒等式371 练习372 6.5 排列与组合的推广375 6.5.1 引言375 6.5.2 有重复的排列375 6.5.3 有重复的组合375 6.5.4 具有不可区别物体的集合的排列378 6.5.5 把物体放入盒子379 练习382 6.6 生成排列和组合385 6.6.1 引言385 6.6.2 生成排列385 6.6.3 生成组合386 练习387 关键术语和结论388 复习题389 补充练习390 计算机课题393 计算和探索394 写作课题394 第7章 离散概率395 7.1 离散概率引论395 7.1.1 引言395 7.1.2 有限概率395 7.1.3 事件组合的概率398 7.1.4 概率的推理399 练习399 7.2 概率论402 7.2.1 引言402 7.2.2 概率指派402 7.2.3 事件的组合403 7.2.4 条件概率404 7.2.5 独立性405 7.2.6 伯努利试验与二项分布406 7.2.7 随机变量407 7.2.8 生日问题408 7.2.9 蒙特卡罗算法409 7.2.10 概率方法411 练习412 7.3 贝叶斯定理414 7.3.1 引言414 7.3.2 贝叶斯定理415 7.3.3 贝叶斯垃圾邮件过滤器417 练习420 7.4 期望值和方差422 7.4.1 引言422 7.4.2 期望值422 7.4.3 期望的线性性质424 7.4.4 平均情形下的计算复杂度425 7.4.5 几何分布427 7.4.6 独立随机变量428 7.4.7 方差429 7.4.8 切比雪夫不等式431 练习433 关键术语和结论435 复习题436 补充练习437 计算机课题440 计算和探索441 写作课题441 第8章 高级计数技术442 8.1 递推关系的应用442 8.1.1 引言442 8.1.2 用递推关系构造模型443 8.1.3 算法与递推关系447 练习450 8.2 求解线性递推关系453 8.2.1 引言453 8.2.2 求解常系数线性齐次递推关系454 8.2.3 求解常系数线性非齐次递推关系458 练习460 8.3 分治算法和递推关系463 8.3.1 引言463 8.3.2 分治递推关系463 练习469 8.4 生成函数471 8.4.1 引言471 8.4.2 关于幂级数的有用事实471 8.4.3 计数问题与生成函数474 8.4.4 使用生成函数求解递推关系477 8.4.5 使用生成函数证明恒等式478 练习479 8.5 容斥484 8.5.1 引言484 8.5.2 容斥原理484 练习487 8.6 容斥原理的应用488 8.6.1 引言488 8.6.2 容斥原理的另一种形式488 8.6.3 埃拉托色尼筛489 8.6.4 映上函数的个数490 8.6.5 错位排列490 练习492 关键术语和结论493 复习题494 补充练习495 计算机课题497 计算和探索498 写作课题498 第9章 关系500 9.1 关系及其性质500 9.1.1 引言500 9.1.2 函数作为关系501 9.1.3 集合的关系501 9.1.4 关系的性质502 9.1.5 关系的组合504 练习506 9.2 n元关系及其应用510 9.2.1 引言510 9.2.2 n元关系510 9.2.3 数据库和关系511 9.2.4 n元关系的运算512 9.2.5 SQL514 9.2.6 数据挖掘中的关联规则514 练习516 9.3 关系的表示518 9.3.1 引言518 9.3.2 用矩阵表示关系518 9.3.3 用图表示关系521 练习522 9.4 关系的闭包524 9.4.1 引言524 9.4.2 不同类型的闭包524 9.4.3 有向图中的路径525 9.4.4 传递闭包526 9.4.5 沃舍尔算法529 练习531 9.5 等价关系533 9.5.1 引言533 9.5.2 等价关系533 9.5.3 等价类534 9.5.4 等价类与划分536 练习538 9.6 偏序542 9.6.1 引言542 9.6.2 字典顺序544 9.6.3 哈塞图545 9.6.4 极大元与极小元546 9.6.5 格548 9.6.6 拓扑排序550 练习551 关键术语和结论556 复习题557 补充练习558 计算机课题561 计算和探索562 写作课题562 第10章 图563 10.1 图和图模型563 10.1.1 图模型565 练习570 10.2 图的术语和几种特殊的图573 10.2.1 引言573 10.2.2 基本术语573 10.2.3 一些特殊的简单图575 10.2.4 二分图576 10.2.5 二分图和匹配577 10.2.6 特殊类型图的一些应用580 10.2.7 从旧图构造新图582 练习584 10.3 图的表示和图的同构587 10.3.1 引言587 10.3.2 图的表示588 10.3.3 邻接矩阵588 10.3.4 关联矩阵590 10.3.5 图的同构590 10.3.6 判定两个简单图是否同构591 练习593 10.4 连通性598 10.4.1 引言598 10.4.2 通路598 10.4.3 无向图的连通性600 10.4.4 图是如何连通的601 10.4.5 有向图的连通性603 10.4.6 通路与同构604 10.4.7 计算顶点之间的通路数605 练习606 10.5 欧拉通路与哈密顿通路611 10.5.1 引言611 10.5.2 欧拉通路与欧拉回路611 10.5.3 哈密顿通路与哈密顿回路615 10.5.4 哈密顿回路的应用618 练习619 10.6 最短通路问题623 10.6.1 引言623 10.6.2 最短通路算法625 10.6.3 旅行商问题629 练习630 10.7 平面图633 10.7.1 引言633 10.7.2 欧拉公式634 10.7.3 库拉图斯基定理637 练习638 10.8 图着色640 10.8.1 引言640 10.8.2 图着色的应用644 练习645 关键术语和结论648 复习题650 补充练习651 计算机课题656 计算和探索656 写作课题657 第11章 树658 11.1 树的概述658 11.1.1 有根树659 11.1.2 树作为模型662 11.1.3 树的性质663 练习666 11.2 树的应用668 11.2.1 引言668 11.2.2 二叉搜索树668 11.2.3 决策树671 11.2.4 前缀码672 11.2.5 博弈树674 练习678 11.3 树的遍历681 11.3.1 引言681 11.3.2 通用地址系统681 11.3.3 遍历算法682 11.3.4 中缀、前缀和后缀记法688 练习690 11.4 生成树693 11.4.1 引言693 11.4.2 深度优先搜索694 11.4.3 宽度优先搜索696 11.4.4 回溯的应用698 11.4.5 有向图中的深度优先搜索700 练习701 11.5 最小生成树704 11.5.1 引言704 11.5.2 最小生成树算法704 练习707 关键术语和结论709 复习题710 补充练习711 计算机课题714 计算和探索714 写作课题715 第12章 布尔代数716 12.1 布尔函数716 12.1.1 引言716 12.1.2 布尔表达式和布尔函数717 12.1.3 布尔代数恒等式718 12.1.4 对偶性720 12.1.5 布尔代数的抽象定义720 练习721 12.2 布尔函数的表示722 12.2.1 积之和展开式723 12.2.2 函数完备性724 练习724 12.3 逻辑门电路725 12.3.1 引言725 12.3.2 门的组合726 12.3.3 电路的例子726 12.3.4 加法器728 练习729 12.4 电路的极小化731 12.4.1 引言731 12.4.2 卡诺图732 12.4.3 无须在意的条件737 12.4.4 奎因-莫可拉斯基方法737 练习741 关键术语和结论743 复习题744 补充练习744 计算机课题746 计算和探索746 写作课题747 第13章 计算模型748 13.1 语言和文法748 13.1.1 引言748 13.1.2 短语结构文法749 13.1.3 短语结构文法的类型751 13.1.4 派生树752 13.1.5 巴克斯-诺尔范式754 练习755 13.2 带输出的有限状态机758 13.2.1 引言758 13.2.2 带输出的有限状态机759 练习762 13.3 不带输出的有限状态机764 13.3.1 引言764 13.3.2 串的集合764 13.3.3 有限状态自动机765 13.3.4 有限状态机的语言识别766 13.3.5 非确定性的有限状态自动机771 练习773 13.4 语言的识别777 13.4.1 引言777 13.4.2 克莱因定理778 13.4.3 正则集合和正则文法781 13.4.4 一个不能由有限状态自动机识别的集合783 13.4.5 一些更强大的机器783 练习784 13.5 图灵机786 13.5.1 引言786 13.5.2 图灵机的定义787 13.5.3 用图灵机识别集合789 13.5.4 用图灵机计算函数790 13.5.5 不同类型的图灵机790 13.5.6 丘奇-图灵论题791 13.5.7 计算复杂度、可计算性和可判定性791 练习794 关键术语和结论796 复习题797 补充练习798 计算机课题800 计算和探索800 写作课题800 附录A 实数和正整数的公理802 附录B 指数与对数函数807 附录C 伪代码809 推荐读物813 参考文献817 奇数编号练习答案 请访问华章网站www.hzbook.com下载。 ---------------------------深入理解计算机系统（原书第3版）--------------------------- 出版者的话 中文版序一 中文版序二 译者序 前言 关于作者 第1章 计算机系统漫游1 1.1 信息就是位+上下文1 1.2 程序被其他程序翻译成不同的格式3 1.3 了解编译系统如何工作是大有益处的4 1.4 处理器读并解释储存在内存中的指令5 1.4.1 系统的硬件组成5 1.4.2 运行hello程序7 1.5 高速缓存至关重要9 1.6 存储设备形成层次结构9 1.7 操作系统管理硬件10 1.7.1 进程11 1.7.2 线程12 1.7.3 虚拟内存12 1.7.4 文件14 1.8 系统之间利用网络通信14 1.9 重要主题16 1.9.1 Amdahl定律16 1.9.2 并发和并行17 1.9.3 计算机系统中抽象的重要性19 1.10 小结20 参考文献说明20 练习题答案20 第一部分 程序结构和执行 第2章 信息的表示和处理22 2.1 信息存储24 2.1.1 十六进制表示法25 2.1.2 字数据大小27 2.1.3 寻址和字节顺序29 2.1.4 表示字符串34 2.1.5 表示代码34 2.1.6 布尔代数简介35 2.1.7 C语言中的位级运算37 2.1.8 C语言中的逻辑运算39 2.1.9 C语言中的移位运算40 2.2 整数表示41 2.2.1 整型数据类型42 2.2.2 无符号数的编码43 2.2.3 补码编码44 2.2.4 有符号数和无符号数之间的转换49 2.2.5 C语言中的有符号数与无符号数52 2.2.6 扩展一个数字的位表示54 2.2.7 截断数字56 2.2.8 关于有符号数与无符号数的建议58 2.3 整数运算60 2.3.1 无符号加法60 2.3.2 补码加法62 2.3.3 补码的非66 2.3.4 无符号乘法67 2.3.5 补码乘法67 2.3.6 乘以常数70 2.3.7 除以2的幂71 2.3.8 关于整数运算的最后思考74 2.4 浮点数75 2.4.1 二进制小数76 2.4.2 IEEE浮点表示78 2.4.3 数字示例79 2.4.4 舍入83 2.4.5 浮点运算85 2.4.6 C语言中的浮点数86 2.5 小结87 参考文献说明88 家庭作业88 练习题答案97 第3章 程序的机器级表示109 3.1 历史观点110 3.2 程序编码113 3.2.1 机器级代码113 3.2.2 代码示例114 3.2.3 关于格式的注解117 3.3 数据格式119 3.4 访问信息119 3.4.1 操作数指示符121 3.4.2 数据传送指令122 3.4.3 数据传送示例125 3.4.4 压入和弹出栈数据127 3.5 算术和逻辑操作128 3.5.1 加载有效地址129 3.5.2 一元和二元操作130 3.5.3 移位操作131 3.5.4 讨论131 3.5.5 特殊的算术操作133 3.6 控制135 3.6.1 条件码135 3.6.2 访问条件码136 3.6.3 跳转指令138 3.6.4 跳转指令的编码139 3.6.5 用条件控制来实现条件分支…141 3.6.6 用条件传送来实现条件分支…145 3.6.7 循环149 3.6.8 switch语句159 3.7 过程164 3.7.1 运行时栈164 3.7.2 转移控制165 3.7.3 数据传送168 3.7.4 栈上的局部存储170 3.7.5 寄存器中的局部存储空间172 3.7.6 递归过程174 3.8 数组分配和访问176 3.8.1 基本原则176 3.8.2 指针运算177 3.8.3 嵌套的数组178 3.8.4 定长数组179 3.8.5 变长数组181 3.9 异质的数据结构183 3.9.1 结构183 3.9.2 联合186 3.9.3 数据对齐189 3.10 在机器级程序中将控制与数据结合起来192 3.10.1 理解指针192 3.10.2 应用：使用GDB调试器193 3.10.3 内存越界引用和缓冲区溢出194 3.10.4 对抗缓冲区溢出攻击198 3.10.5 支持变长栈帧201 3.11 浮点代码204 3.11.1 浮点传送和转换操作205 3.11.2 过程中的浮点代码209 3.11.3 浮点运算操作210 3.11.4 定义和使用浮点常数212 3.11.5 在浮点代码中使用位级操作212 3.11.6 浮点比较操作213 3.11.7 对浮点代码的观察结论215 3.12 小结216 参考文献说明216 家庭作业216 练习题答案226 第4章 处理器体系结构243 4.1 Y86-64指令集体系结构245 4.1.1 程序员可见的状态245 4.1.2 Y86-64指令245 4.1.3 指令编码246 4.1.4 Y86-64异常250 4.1.5 Y86-64程序251 4.1.6 一些Y86-64指令的详情255 4.2 逻辑设计和硬件控制语言HCL256 4.2.1 逻辑门257 4.2.2 组合电路和HCL布尔表达式257 4.2.3 字级的组合电路和HCL整数表达式258 4.2.4 集合关系261 4.2.5 存储器和时钟262 4.3 Y86-64的顺序实现264 4.3.1 将处理组织成阶段264 4.3.2 SEQ硬件结构272 4.3.3 SEQ的时序274 4.3.4 SEQ阶段的实现277 4.4 流水线的通用原理282 4.4.1 计算流水线282 4.4.2 流水线操作的详细说明284 4.4.3 流水线的局限性284 4.4.4 带反馈的流水线系统287 4.5 Y86-64的流水线实现288 4.5.1 SEQ+：重新安排计算阶段288 4.5.2 插入流水线寄存器289 4.5.3 对信号进行重新排列和标号292 4.5.4 预测下一个PC293 4.5.5 流水线冒险295 4.5.6 异常处理306 4.5.7 PIPE各阶段的实现308 4.5.8 流水线控制逻辑314 4.5.9 性能分析322 4.5.10 未完成的工作323 4.6 小结325 参考文献说明326 家庭作业327 练习题答案331 第5章 优化程序性能341 5.1 优化编译器的能力和局限性342 5.2 表示程序性能345 5.3 程序示例347 5.4 消除循环的低效率350 5.5 减少过程调用353 5.6 消除不必要的内存引用354 5.7 理解现代处理器357 5.7.1 整体操作357 5.7.2 功能单元的性能361 5.7.3 处理器操作的抽象模型362 5.8 循环展开366 5.9 提高并行性369 5.9.1 多个累积变量370 5.9.2 重新结合变换373 5.10 优化合并代码的结果小结377 5.11 一些限制因素378 5.11.1 寄存器溢出378 5.11.2 分支预测和预测错误处罚379 5.12 理解内存性能382 5.12.1 加载的性能382 5.12.2 存储的性能383 5.13 应用：性能提高技术387 5.14 确认和消除性能瓶颈388 5.14.1 程序剖析388 5.14.2 使用剖析程序来指导优化390 5.15 小结392 参考文献说明393 家庭作业393 练习题答案395 第6章 存储器层次结构399 6.1 存储技术399 6.1.1 随机访问存储器400 6.1.2 磁盘存储406 6.1.3 固态硬盘414 6.1.4 存储技术趋势415 6.2 局部性418 6.2.1 对程序数据引用的局部性418 6.2.2 取指令的局部性419 6.2.3 局部性小结420 6.3 存储器层次结构421 6.3.1 存储器层次结构中的缓存422 6.3.2 存储器层次结构概念小结424 6.4 高速缓存存储器425 6.4.1 通用的高速缓存存储器组织结构425 6.4.2 直接映射高速缓存427 6.4.3 组相联高速缓存433 6.4.4 全相联高速缓存434 6.4.5 有关写的问题437 6.4.6 一个真实的高速缓存层次结构的解剖438 6.4.7 高速缓存参数的性能影响439 6.5 编写高速缓存友好的代码440 6.6 综合：高速缓存对程序性能的影响444 6.6.1 存储器山444 6.6.2 重新排列循环以提高空间局部性447 6.6.3 在程序中利用局部性450 6.7 小结450 参考文献说明451 家庭作业451 练习题答案459 第二部分 在系统上运行程序 第7章 链接464 7.1 编译器驱动程序465 7.2 静态链接466 7.3 目标文件466 7.4 可重定位目标文件467 7.5 符号和符号表468 7.6 符号解析470 7.6.1 链接器如何解析多重定义的全局符号471 7.6.2 与静态库链接475 7.6.3 链接器如何使用静态库来解析引用477 7.7 重定位478 7.7.1 重定位条目479 7.7.2 重定位符号引用479 7.8 可执行目标文件483 7.9 加载可执行目标文件484 7.10 动态链接共享库485 7.11 从应用程序中加载和链接共享库487 7.12 位置无关代码489 7.13 库打桩机制492 7.13.1 编译时打桩492 7.13.2 链接时打桩492 7.13.3 运行时打桩494 7.14 处理目标文件的工具496 7.15 小结496 参考文献说明497 家庭作业497 练习题答案499 第8章 异常控制流501 8.1 异常502 8.1.1 异常处理503 8.1.2 异常的类别504 8.1.3 Linux/x86-64系统中的异常505 8.2 进程508 8.2.1 逻辑控制流508 8.2.2 并发流509 8.2.3 私有地址空间509 8.2.4 用户模式和内核模式510 8.2.5 上下文切换511 8.3 系统调用错误处理512 8.4 进程控制513 8.4.1 获取进程ID513 8.4.2 创建和终止进程513 8.4.3 回收子进程516 8.4.4 让进程休眠521 8.4.5 加载并运行程序521 8.4.6 利用fork和execve运行程序524 8.5 信号526 8.5.1 信号术语527 8.5.2 发送信号528 8.5.3 接收信号531 8.5.4 阻塞和解除阻塞信号532 8.5.5 编写信号处理程序533 8.5.6 同步流以避免讨厌的并发错误540 8.5.7 显式地等待信号543 8.6 非本地跳转546 8.7 操作进程的工具550 8.8 小结550 参考文献说明550 家庭作业550 练习题答案556 第9章 虚拟内存559 9.1 物理和虚拟寻址560 9.2 地址空间560 9.3 虚拟内存作为缓存的工具561 9.3.1 DRAM缓存的组织结构562 9.3.2 页表562 9.3.3 页命中563 9.3.4 缺页564 9.3.5 分配页面565 9.3.6 又是局部性救了我们565 9.4 虚拟内存作为内存管理的工具565 9.5 虚拟内存作为内存保护的工具567 9.6 地址翻译567 9.6.1 结合高速缓存和虚拟内存570 9.6.2 利用TLB加速地址翻译570 9.6.3 多级页表571 9.6.4 综合：端到端的地址翻译573 9.7 案例研究：Intel Core i7/Linux内存系统576 9.7.1 Core i7地址翻译576 9.7.2 Linux虚拟内存系统580 9.8 内存映射582 9.8.1 再看共享对象583 9.8.2 再看fork函数584 9.8.3 再看execve函数584 9.8.4 使用mmap函数的用户级内存映射585 9.9 动态内存分配587 9.9.1 malloc和free函数587 9.9.2 为什么要使用动态内存分配589 9.9.3 分配器的要求和目标590 9.9.4 碎片591 9.9.5 实现问题592 9.9.6 隐式空闲链表592 9.9.7 放置已分配的块593 9.9.8 分割空闲块594 9.9.9 获取额外的堆内存594 9.9.10 合并空闲块594 9.9.11 带边界标记的合并595 9.9.12 综合：实现一个简单的分配器597 9.9.13 显式空闲链表603 9.9.14 分离的空闲链表604 9.10 垃圾收集605 9.10.1 垃圾收集器的基本知识606 9.10.2 Mark&Sweep垃圾收集器607 9.10.3 C程序的保守Mark&Sweep608 9.11 C程序中常见的与内存有关的错误609 9.11.1 间接引用坏指针609 9.11.2 读未初始化的内存609 9.11.3 允许栈缓冲区溢出610 9.11.4 假设指针和它们指向的对象是相同大小的610 9.11.5 造成错位错误611 9.11.6 引用指针，而不是它所指向的对象611 9.11.7 误解指针运算611 9.11.8 引用不存在的变量612 9.11.9 引用空闲堆块中的数据612 9.11.10 引起内存泄漏613 9.12 小结613 参考文献说明613 家庭作业614 练习题答案617 第三部分 程序间的交互和通信 第10章 系统级I/O622 10.1 Unix I/O622 10.2 文件623 10.3 打开和关闭文件624 10.4 读和写文件625 10.5 用RIO包健壮地读写626 10.5.1 RIO的无缓冲的输入输出函数627 10.5.2 RIO的带缓冲的输入函数627 10.6 读取文件元数据632 10.7 读取内容633 10.8 共享文件634 10.9 I/O重定向637 10.10 标准I/O638 10.11 综合：我该使用哪些I/O函数？638 10.12 小结640 参考文献说明640 家庭作业640 练习题答案641 第11章 网络编程642 11.1 客户端服务器编程模型642 11.2 网络643 11.3 全球IP因特网646 11.3.1 IP地址647 11.3.2 因特网域名649 11.3.3 因特网连接651 11.4 套接字接口652 11.4.1 套接字地址结构653 11.4.2 socket函数654 11.4.3 connect函数654 11.4.4 bind函数654 11.4.5 listen函数655 11.4.6 accept函数655 11.4.7 主机和服务的转换656 11.4.8 套接字接口的辅助函数660 11.4.9 echo客户端和服务器的示例662 11.5 Web服务器665 11.5.1 Web基础665 11.5.2 Web内容666 11.5.3 HTTP事务667 11.5.4 服务动态内容669 11.6 综合：TINY Web服务器671 11.7 小结678 参考文献说明678 家庭作业678 练习题答案679 第12章 并发编程681 12.1 基于进程的并发编程682 12.1.1 基于进程的并发服务器683 12.1.2 进程的优劣684 12.2 基于I/O多路复用的并发编程684 12.2.1 基于I/O多路复用的并发事件驱动服务器686 12.2.2 I/O多路复用技术的优劣690 12.3 基于线程的并发编程691 12.3.1 线程执行模型691 12.3.2 Posix线程691 12.3.3 创建线程692 12.3.4 终止线程693 12.3.5 回收已终止线程的资源693 12.3.6 分离线程694 12.3.7 初始化线程694 12.3.8 基于线程的并发服务器694 12.4 多线程程序中的共享变量696 12.4.1 线程内存模型696 12.4.2 将变量映射到内存697 12.4.3 共享变量698 12.5 用信号量同步线程698 12.5.1 进度图701 12.5.2 信号量702 12.5.3 使用信号量来实现互斥703 12.5.4 利用信号量来调度共享资源704 12.5.5 综合：基于预线程化的并发服务器708 12.6 使用线程提高并行性710 12.7 其他并发问题716 12.7.1 线程安全716 12.7.2 可重入性717 12.7.3 在线程化的程序中使用已存在的库函数718 12.7.4 竞争719 12.7.5 死锁721 12.8 小结722 参考文献说明723 家庭作业723 练习题答案726 附录A 错误处理729 参考文献733 |
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