本书是一本生动的计算机系统入门书。它涵盖了C语言编程、操作系统、计算机体系结构和并行计算等主题，剖析了现代计算机，介绍了计算机系统的主要硬件和软件。
本书将带领读者探索现代计算机的体系结构，并学习阅读和编写计算机硬件所执行的汇编代码。本书也探讨了为各种体系结构的计算机优化代码的方式、操作系统的内部工作方式、内存管理的工作原理，以及多核CPU并行计算的相关知识。书中使用清晰、详细的图表来解释复杂的内容，并包含配套代码示例。
本书可以用作计算机系统入门课程的教材，也可作为操作系统、计算机体系结构、编译器、计算机网络、数据库、并行计算等进阶课程的参考用书。
第 1 章 靠近 C，靠近 C，靠近美丽的 C 1
1．1 开始使用 C 编程 2
1．2 输入和输出（函数 printf 和 scanf） 9
1．3 条件和循环 13
1．4 函数 20
1．5 数组和字符串 25
1．6 结构体 31
1．7 总结 39
第 2 章 深入理解 C 语言 40
2．1 程序内存的组成部分和作用域 40
2．2 C 指针变量 43
2．3 指针与函数 46
2．4 动态内存分配 48
2．5 C 中的数组 53
2．6 C 字符串和字符串库 62
2．7 C 结构体 71
2．8 C 中的 I/O（标准 I/O 和文件 I/O） 79
2．9 C 语言的一些高级特性 87
2．10 总结 107
第 3 章 C 调试工具 108
3．1 使用 GDB 调试程序 108
3．2 GDB 命令详情 118
3．3 利用 Valgrind 调试内存 124
3．4 GDB 高级功能 129
3．5 调试汇编代码 131
3．6 使用 GDB 调试多线程程序 135
3．7 总结 139
第 4 章 二进制与数据表示法 140
4．1 基数和无符号数 142
4．2 数制转换 146
4．3 有符号二进制数 149
4．4 二进制算术运算 153
4．5 溢出 156
4．6 位运算符 161
4．7 整数字节序 165
4．8 二进制中的实数 167
4．9 总结 169
第 5 章 冯 诺依曼计算机体系结构 171
5．1 现代计算机体系结构的起源 172
5．2 冯 诺依曼体系结构 175
5．3 逻辑门 179
5．4 电路 181
5．5 构建处理器：将它们放在一起 193
5．6 处理器执行程序指令 197
5．7 流水线：让 CPU 更快 202
5．8 高级流水线指令注意事项 204
5．9 展望未来：现代 CPU 技术 207
5．10 总结 210
第 6 章 C 语言底层：深入理解汇编 212
6．1 学习汇编的好处 212
6．2 你将在接下来的章节中学到什么 214
第 7 章 64 位 x86（x86-64）汇编 215
7．1 x86-64 汇编基础知识 216
7．2 常见指令 220
7．3 算术指令 226
7．4 条件和循环 228
7．5 汇编中的函数 242
7．6 递归函数 257
7．7 数组 259
7．8 矩阵 261
7．9 汇编中的结构体 267
7．10 真实世界：缓存区溢出 270
第 8 章 32 位 x86（IA32）汇编 281
8．1 IA32 汇编基础知识 282
8．2 常见指令 286
8．3 算术指令 291
8．4 条件和循环 293
8．5 汇编中的函数 305
8．6 递归函数 322
8．7 数组 323
8．8 矩阵 326
8．9 汇编中的结构体 331
8．10 真实世界：缓存区溢出 334
第 9 章 ARM 汇编 345
9．1 ARM 汇编基础知识 346
9．2 常见指令 349
9．3 算术指令 354
9．4 条件和循环 356
9．5 汇编中的函数 370
9．6 递归函数 385
9．7 数组 387
9．8 矩阵 390
9．9 汇编中的结构体 395
9．10 真实世界：缓存区溢出 398
第 10 章 汇编要点 409
10．1 共同特点 409
10．2 进一步阅读 410
第 11 章 存储和内存层次结构 411
11．1 内存层次结构 412
11．2 存储设备 413
11．3 局部性 417
11．4 CPU 缓存 421
11．5 缓存分析和 Valgrind 434
11．6 展望未来：多核处理器上的缓存 439
11．7 总结 444
第 12 章 代码优化 445
12．1 优化之前：了解编译器 445
12．2 代码优化第 一步：代码分析 451
12．3 其他编译器优化技术：循环展开和函数内联 457
12．4 内存注意事项 460
12．5 总结 465
第 13 章 操作系统 467
13．1 操作系统的工作原理及运行方式 468
13．2 进程 472
13．3 虚拟内存 482
13．4 进程间通信 494
13．5 总结 501
第 14 章 在多核时代利用共享内存 503
14．1 编程多核系统 505
14．2 编写你的第 一个多线程程序 508
14．3 线程同步 515
14．4 并行程序的性能测量 534
14．5 缓存一致性和虚假共享 538
14．6 线程安全 543
14．7 OpenMP 中的隐式线程 547
14．8 总结 552
第 15 章 展望：其他并行系统和并行编程模型 554
15．1 异构计算：硬件加速器、GPGPU 计算和 CUDA 555
15．2 分布式内存系统、消息传递和MPI 561
15．3 迈向百亿亿次计算：云计算、大数据和计算科学的未来 572
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