研究所讲重点【计算机组织与结构重点直击(上)】(3版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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　　原来计算机内部构造及其运作原理这么有趣！

　　1.概念釐清：详尽的观念说明，协助同学了解相关概念。
　　2.高分夺标：重点说明后，搭配练习与范例，保证考取高分。
　　3.历届试题：完整蒐录各大系所历届完整之考试题型，俾收鑑往知来之效。
 

《编译原理与实践：从理论到实现》 ——深入理解编程语言的内核与构建高效软件的基石 --- 一、 引言：架设连接理论与代码的桥梁 在现代软件工程的广阔领域中，程序员们日复一日地使用着 C++、Java、Python 或 Rust 等高级语言进行开发。然而，这些看似抽象的语法结构和复杂的运行时机制，其背后依赖着一个至关重要的、却常常被忽视的领域——编译原理。 《编译原理与实践：从理论到实现》旨在为读者提供一个全面、深入且富有实践指导意义的编译系统构建指南。本书超越了传统教材的纯理论叙述，着重于如何将抽象的语言规范转化为高效、可靠的机器指令序列。它不仅是计算机科学专业学生深化理解的必备读物，更是希望精进底层技术、优化软件性能、乃至设计新型编程语言的工程师案头的权威参考。 我们深知，真正的理解源于动手实践。因此，本书的结构设计围绕着“理论阐述—经典算法—实际案例（Mini-C/类Lisp语言）”的逻辑展开，确保读者能够同步掌握编译器的每一个核心阶段，并亲手实现一个功能完备的编译器前端和后端。 --- 二、 核心内容深度解析 本书内容组织严谨，系统地覆盖了编译器的生命周期，分为词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、代码优化和目标代码生成六大核心模块。 第一部分：编译器的基础与前端构建 (Lexical & Syntax Analysis) 第1章：编译器的宏观视角与结构 编译系统概览： 详细对比编译、解释、JIT（即时编译）的工作模式与适用场景。 阶段划分与数据结构： 介绍符号表（Symbol Table）在整个编译过程中的核心地位，以及如何设计高效的符号表结构（如哈希表、树结构）来管理标识符的作用域和属性。 错误处理机制： 探讨在词法和语法分析阶段如何有效地检测、报告和从错误中恢复，保证编译过程的健壮性。 第2章：词法分析的艺术：从字符流到Token 形式语言理论回顾： 简要回顾正则文法（Regular Grammars）与有限自动机（Finite Automata, FA）的对应关系。 DFA与NFA的构建： 深入讲解如何从正则表达式构建非确定性有限自动机（NFA），并高效地转化为确定性有限自动机（DFA）。重点讨论子集构造法和DFA的最小化算法，这是构建快速词法分析器的关键。 实践应用： 使用工具（如Flex/Lex的底层思想）实现一个高效的词法扫描器，处理关键字、标识符、常量、运算符的识别与分类。 第3章：语法分析：结构化的构建 (Parsing) 上下文无关文法（CFG）： 语法规则的正式定义及其在描述程序结构中的作用。 LL(k) 分析技术： 详细讲解递归下降分析器的原理，以及如何通过预测表（Prediction Table）消除回溯。重点分析如何设计无回溯的LL(1)文法，并实现一个自动化的LL(1)分析器生成器。 LR(k) 分析技术的统治地位： 作为工业界最强大的自底向上分析技术，本书将详述 LR(0), SLR(1), LALR(1) 和 Canonical LR(1) 的区别与联系。深入剖析 LR(k) 项集、DFA 的构建过程，并指导读者实现一个功能完备的 LALR(1) 解析器。 第二部分：中端处理：语义、抽象与中间表示 (Semantic Analysis & IR) 第4章：语义分析与类型系统 属性文法与语义规则： 讲解如何利用属性文法来检查程序是否符合语言的语义规范（如变量声明、函数定义）。 类型检查系统： 深入探讨静态类型语言（如C/Java）和动态类型语言的类型系统设计。实现类型推导和类型兼容性检查，确保操作的合法性。 控制流分析： 建立程序控制流图（Control Flow Graph, CFG），为后续的代码优化打下基础。 第5章：中间代码的表示与生成 (Intermediate Representation, IR) IR 的重要性： 解释为什么需要独立于源语言和目标机器的中间表示。 主要 IR 形式： 详细分析三种主流 IR 形式的优劣： 三地址码（Three-Address Code, TAC）： 结构化清晰，便于局部优化。 静态单赋值形式（Static Single Assignment, SSA）： 现代高性能编译器（如LLVM）的核心，本书将详细阐述 SSA 转换过程（$phi$函数的引入与消除）。 控制流图（CFG）与数据流分析： 如何将 IR 结构化，并进行更深层次的数据流分析。 表达式和语句的翻译： 给出从抽象语法树（AST）到具体 IR 的一步步翻译策略。 第三部分：后端优化与代码生成 (Optimization & Code Generation) 第6章：编译器优化技术：提升代码性能 优化是衡量现代编译器质量的关键指标。本书将优化分为机器无关优化和机器相关优化两大类。 机器无关优化（全局与循环优化）： 常量折叠与传播： 消除编译时已知计算。 公共子表达式消除（CSE）： 避免重复计算。 死代码消除（Dead Code Elimination）： 移除永远不会执行或结果被丢弃的代码。 循环优化： 循环不变量外提、循环展开、循环融合与分裂的精确条件分析。 数据流分析基础： 讲解如何利用到达定义分析（Reaching Definitions）、活跃变量分析（Live Variable Analysis）等，为优化提供精确的依赖信息。 第7章：目标代码生成与寄存器分配 指令选择： 如何将 IR 指令映射到目标机器指令集（以类RISC架构为例），实现指令选择的穷举法与动态规划法。 机器依赖的优化： 讲解流水线、延迟槽等硬件特性如何影响代码生成决策。 寄存器分配的挑战： 深入分析图着色算法（Graph Coloring）在寄存器分配中的应用。讲解如何构建干扰图（Interference Graph），并使用回溯算法高效地分配有限的寄存器资源。 --- 三、 实践导向与技术选型 本书的实践部分紧密围绕一个“类C语言（Mini-C）”编译器的实现展开。读者将： 1. 使用 C++ 或 Rust 作为宿主语言，搭建编译器框架。 2. 实现一个基于 LALR(1) 算法的解析器，解析 Mini-C 的语法结构。 3. 构建一个基于 SSA 形式的中间表示层，并在其上实现至少两种经典的机器无关优化。 4. 针对一个简化的虚拟目标机（Virtual Target Machine），实现最终的代码生成器。 本书的目标是让读者不仅“知道”编译器是如何工作的，更能“明白”如何亲手打造一个工业级编译器所需的关键技术细节与权衡取舍。 它将是您迈向系统底层、深入理解软件性能瓶颈的坚实阶梯。

第一章　指令：计算机的语言
重点一：基本概念
重点二：MIPS简介
重点三：内储式程式概念
重点四：指令集架构
重点五：程式之转译与执行
重点六：一般指令类别
重点七：算数指令
重点八：资料转移指令
重点九：流程控制指令
重点十：逻辑运算
重点十一：常数
重点十二：组合语言与机器语言
重点十三：程序唿叫
重点十四：支援平行程式的同步指令
重点十五：MIPS定址模式
重点十六：指令集的设计原则
重点十七：精简指令集与复杂指令集的比较
重点十八：不同型态的指令集
重点十九：ARM与MIPS的比较
考古题
 
第二章　计算机算术
重点一：数的表示
重点二：加法与减法
重点三：多媒体算数
重点四：算数逻辑运算单元
重点五：前瞻进位加法器
重点六：进位储存加法器
重点七：无号数乘法
重点八：有号数乘法
重点九：除法
重点十：非回复型除法
重点十一：浮点数的表示
重点十二：浮点数加法
重点十三：浮点数乘法
重点十四：精确的算术运算
重点十五：浮点数加法的结合律
重点十六：右移与2的幂次方除法运算
重点十七：软体侦测溢位
考古题
 
第三章　了解与评估计算机的效能
重点一：效能的定义
重点二：影响CPU效能的因素
重点三：使用MIPS做为效能评估标准的谬误
重点四：AMDAHL’S定律
重点五：效能总评
重点六：效能评估程式
考古题
 
第四章　处理器：资料路径与控制
重点一：抽象化设计
重点二：单一时脉计算机资料路径的建构
重点三：单一时脉计算机控制单元的建构
重点四：单一时脉计算机的效能
重点五：多重时脉计算机
考古题
 
第五章　利用管线增加效能
重点一：管线范例
重点二：管线资料路径
重点三：管线控制单元
重点四：管线的危障
重点五：结构危障的解决
重点六：资料危障的解决
重点七：资料相依
重点八：控制危障的解决
重点九：进阶的管线
重点十：管线资料路径例外的处理
重点十一：管线相关的议题
考古题

评分☆☆☆☆☆

我必须说，这本书的编排和内容深度绝对是超出了我的预期。在学习计算机组织与结构这个领域时，我一直觉得它是一门既重要又难以深入的学科，很多时候，即使是花了大量时间去理解，也常常感觉只是停留在表面。但《研究所讲重点【计算机组织与结构重点直击(上)】(3版)》却给了我一种全新的体验。它不仅仅是罗列知识点，更重要的是，它能够引导读者去思考这些知识点背后的原理和联系。书中对于存储器层次结构、缓存一致性等关键概念的讲解，都非常透彻，而且紧密结合实际应用场景。我尤其欣赏的是，作者在讲解过程中，会适时地穿插一些历史发展背景和技术演进的脉络，这让我在理解技术的同时，也能感受到整个计算机科学领域是如何一步步发展到今天的。这种宏观与微观相结合的视角，让我对计算机的整体架构有了更深刻的认识。此外，书中的例题和习题设计也非常巧妙，能够有效地检验我对知识的掌握程度，并且启发我进行更深入的思考。

评分☆☆☆☆☆

坦白讲，我之前对“三版”这个信息并没有太在意，但翻开《研究所讲重点【计算机组织与结构重点直击(上)】(3版)》后，我才意识到它之所以能更新到第三版，是有其深厚原因的。这本书的更新迭代，绝对不是简单的文字修饰，而是对整个学科前沿的把握和教学方法的优化。我了解到，计算机组织与结构这个领域本身就在不断发展，新的处理器架构、新的存储技术层出不穷。这本书能够持续更新，说明它紧跟时代步伐，融入了最新的研究成果和行业动态。这一点对于我们学习来说至关重要，因为我们学习的不仅仅是理论，更是未来发展的方向。举个例子，书中对多核处理器和并行计算的讲解，就比我之前看的旧版本教材更加系统和深入，包含了最新的并行编程模型和优化技巧。这种与时俱进的特性，让这本书的价值倍增，它不仅仅是一本教材，更像是一份珍贵的行业参考资料。

评分☆☆☆☆☆

如果说计算机组织与结构是一门需要“悟性”的学科，那么《研究所讲重点【计算机组织与结构重点直击(上)】(3版)》绝对是帮助你开启这扇“悟性之门”的最佳钥匙。这本书最大的特点在于它的“讲重点”能力。它不像市面上很多教材那样，试图面面俱到，反而容易让初学者迷失方向。这本书非常聪明地将精力集中在那些最核心、最能体现计算机本质的知识点上。例如，在讲解指令集架构时，它并没有 exhaustive 地列举所有的指令，而是抓住了指令集的核心设计理念和不同指令类型的典型代表，让你能够快速理解指令集的作用和分类。此外，作者在解释一些复杂的技术时，会巧妙地运用类比和简化模型，将枯燥的技术语言变得易于理解。这种“化繁为简”的功力，让我在学习过程中少走了很多弯路，也更容易建立起自信。

评分☆☆☆☆☆

对于我这种非计算机专业但又需要学习相关知识的学习者来说，《研究所讲重点【计算机组织与结构重点直击(上)】(3版)》简直是雪中送炭。我之前看一些教材，总觉得里面充斥着大量我不熟悉的专业术语，阅读体验非常糟糕。但这本书在语言的使用上，更加贴近读者的认知习惯，它在引入专业概念的同时，会给出清晰的解释和背景信息，让我能够逐步建立起自己的知识体系。特别是书中对于输入输出系统和总线结构的讲解，虽然涉及到硬件细节，但作者用一种很直观的方式，解释了数据是如何在计算机的各个组件之间流动的，以及为什么需要总线来连接它们。这种“由外到内”或者“由内到外”的视角转换，让我能够从不同的角度去理解同一个概念。而且，书中的排版也很舒适，大量的空白和适度的分段，让阅读过程不会感到疲惫。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是我的救星！作为一个苦苦挣扎于计算机科学基础理论的迷茫学生，我之前尝试过很多教材，但都感觉像是在云里雾里，概念一大堆，却抓不住核心。这本《研究所讲重点【计算机组织与结构重点直击(上)】(3版)》的出现，就像一道曙光，瞬间点亮了我对计算机组织与结构的理解。它不像那些堆砌术语的百科全书，而是真正地“直击”重点，用一种非常清晰、有条理的方式，将那些抽象的概念一一解构。例如，在讲到CPU的流水线技术时，作者并没有一上来就抛出一堆复杂的时序图和术语，而是先用一个生动的比喻，类比工厂的生产线，然后层层递进，讲解指令流水线的各个阶段，以及如何通过并行处理来提高效率。这种讲解方式，让我这种“小白”也能轻松get到精髓。而且，书中大量的图示和表格，更是把复杂的硬件结构和工作原理可视化了，我再也不用靠想象去理解那些二进制信号的流动。每次阅读，都感觉自己离掌握这门学科又近了一大步，那种豁然开朗的感觉，真的太棒了！