趣话计算机底层技术--聚文网

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编辑推荐

"《趣话计算机底层技术》主要是用讲故事的方式介绍计算机底层相关的技术，用通俗易懂的表达方式帮助大家学习底层技术。故事的主人公可能是计算机里的一个程序、一个进程、一个线程、一个函数、一个数据包、一个文件等这样的软件角色，也可能是CPU、内存、网卡等这样的硬件角色。《趣话计算机底层技术》透过这些角色的视角去讲述发生在计算机世界里的故事，帮助大家在故事中学习和了解计算机底层技术的工作原理。整本书由几十个故事构成，故事之间既有关联性，让你像“追剧”一样学习技术，也有一定的独立性，让你随时翻开一篇都能看下去。《趣话计算机底层技术》主要涵盖计算机中的CPU、存储、I/O、操作系统、系统编程、安全六个主题，每个主题一章，你不必从头到尾逐篇阅读，接近可以挑选自己感兴趣的任何章节开始阅读。"

内容简介

本书用一系列有趣的小故事讲述计算机底层相关的技术知识。
第1章：聚焦计算机中最核心的CPU，从最基础的门电路开始，到基本的指令执行过程，最后到CPU的一些高级技术。内容涵盖缓存、原子操作、指令流水线、分支预测、乱序执行、超线程、SIMD、内存管理、TLB等。
第2章：主要讲述计算机中的存储设施，包括CPU中的缓存，内存、机械硬盘三者数据存储的原理，以及硬盘上的数据管理组织的软件——文件系统基本模型。
第3章：主要讲述计算机中的I/O和数据传输。内容涵盖总线系统、中断机制、DMA技术、零拷贝技术。重点关注网卡相关的数据传输，包括网卡的基本工作机制，网卡接收数据包后的处理，最后介绍一种时下流行的数据包处理技术——DPDK。
第4章：前面三章主要是在硬件层面，这一章开始介绍软件。本章聚焦计算机中最重要的软件——操作系统。本书默认以Linux为参考，内容涵盖操作系统的一些基础知识，包括进程、线程、系统调用、异常处理、信号、锁、权限管理，最后介绍一个时下流行的容器技术Docker的原理。
第5章：主要涉及系统编程中和操作系统紧密相关的一些技术点。包括进程的创建过程、线程栈、进程间通信、I/O多路复用、内存映射文件、协程，最后简单介绍调试器GDB和可执行文件ELF。
第6章：本章的主题是安全。网络安全涉及方方面面，本章挑选了和计算机系统底层相关的一些安全技术，通过故事去感受计算机攻击的原理，包含栈溢出攻击、整数溢出攻击、DDoS攻击、TCP会话劫持、HTTPS原理，还有前几年大火的CPU漏洞——熔断与幽灵攻击原理等。

作者简介

轩辕之风（@编程技术宇宙），前百度、360、奇安信高级安全研发工程师，专注网络安全、流量分析、大数据处理领域的软件研发。

第1章计算机的大脑：中央处理器CPU
1.1 CPU的细胞：门电路
1.1.1 逻辑门
1.1.2 加法器
1.1.3 算术逻辑单元ALU
1.2 程序的本质：指令
1.2.1 指令集
1.2.2 寄存器
1.2.3 汇编语言
1.2.4 高级语言
1.2.5 指令执行过程
1.3 像流水线一样执行指令
1.3.1 指令流水线
1.3.2 流水线的级数
1.3.3 流水线里的冒险
1.4 CPU里的存储设施：缓存
1.4.1 缓存
1.4.2 缓存行
1.4.3 指令缓存与数据缓存
1.5 多核缓存不一致引发的问题
1.5.1 原子操作
1.5.2 缓存引发的问题
1.5.3 缓存一致性协议MESI
1.6 指令还能乱序执行
1.6.1 数据冒险与流水线停顿
1.6.2 乱序执行
1.7 跳还是不跳，这是一个问题
1.7.1 静态预测
1.7.2 动态预测
1.8 一条指令同时处理多个数据
1.8.1 一个简单的循环
1.8.2 并行计算
1.8.3 一条指令处理多个数据
1.9 一个核同时执行两个线程
1.9.1 资源闲置
1.9.2 超线程技术
1.10 CPU是如何管理内存的
1.10.1 8086
1.10.2 32位时代
1.10.3 虚拟内存
1.10.4 分页交换
1.11 CPU地址翻译的备忘录
1.11.1 虚拟地址翻译
1.11.2 地址翻译缓存
1.11.3 翻译后备缓冲区
1.12 GPU和CPU有什么区别
1.12.1 庞大的核心数量
1.12.2 GPU的SIMT与“超线程”
第2章计算机中的存储设施
2.1 缓存为什么比内存还快
2.2 内存条是如何存储数据的
2.2.1 数据存储
2.2.2 内存编址
2.3 多个CPU如何共同访问内存
2.3.1 NUMA架构
2.3.2 操作系统支持
2.3.3 内存分配问题
2.4 机械硬盘存储数据的原理
2.5 硬盘那么大，计算机如何管理
2.5.1 扇区和块
2.5.2 块位图
……

趣话计算机底层技术

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