研究所講重點【計算機組織與結構重點直擊(上)】(3版) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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　　原來計算機內部構造及其運作原理這麼有趣！

　　1.概念釐清：詳盡的觀念說明，協助同學瞭解相關概念。
　　2.高分奪標：重點說明後，搭配練習與範例，保證考取高分。
　　3.曆屆試題：完整蒐錄各大係所曆屆完整之考試題型，俾收鑑往知來之效。
 

《編譯原理與實踐：從理論到實現》 ——深入理解編程語言的內核與構建高效軟件的基石 --- 一、 引言：架設連接理論與代碼的橋梁 在現代軟件工程的廣闊領域中，程序員們日復一日地使用著 C++、Java、Python 或 Rust 等高級語言進行開發。然而，這些看似抽象的語法結構和復雜的運行時機製，其背後依賴著一個至關重要的、卻常常被忽視的領域——編譯原理。 《編譯原理與實踐：從理論到實現》旨在為讀者提供一個全麵、深入且富有實踐指導意義的編譯係統構建指南。本書超越瞭傳統教材的純理論敘述，著重於如何將抽象的語言規範轉化為高效、可靠的機器指令序列。它不僅是計算機科學專業學生深化理解的必備讀物，更是希望精進底層技術、優化軟件性能、乃至設計新型編程語言的工程師案頭的權威參考。 我們深知，真正的理解源於動手實踐。因此，本書的結構設計圍繞著“理論闡述—經典算法—實際案例（Mini-C/類Lisp語言）”的邏輯展開，確保讀者能夠同步掌握編譯器的每一個核心階段，並親手實現一個功能完備的編譯器前端和後端。 --- 二、 核心內容深度解析 本書內容組織嚴謹，係統地覆蓋瞭編譯器的生命周期，分為詞法分析、語法分析、語義分析、中間代碼生成、代碼優化和目標代碼生成六大核心模塊。 第一部分：編譯器的基礎與前端構建 (Lexical & Syntax Analysis) 第1章：編譯器的宏觀視角與結構 編譯係統概覽： 詳細對比編譯、解釋、JIT（即時編譯）的工作模式與適用場景。 階段劃分與數據結構： 介紹符號錶（Symbol Table）在整個編譯過程中的核心地位，以及如何設計高效的符號錶結構（如哈希錶、樹結構）來管理標識符的作用域和屬性。 錯誤處理機製： 探討在詞法和語法分析階段如何有效地檢測、報告和從錯誤中恢復，保證編譯過程的健壯性。 第2章：詞法分析的藝術：從字符流到Token 形式語言理論迴顧： 簡要迴顧正則文法（Regular Grammars）與有限自動機（Finite Automata, FA）的對應關係。 DFA與NFA的構建： 深入講解如何從正則錶達式構建非確定性有限自動機（NFA），並高效地轉化為確定性有限自動機（DFA）。重點討論子集構造法和DFA的最小化算法，這是構建快速詞法分析器的關鍵。 實踐應用： 使用工具（如Flex/Lex的底層思想）實現一個高效的詞法掃描器，處理關鍵字、標識符、常量、運算符的識彆與分類。 第3章：語法分析：結構化的構建 (Parsing) 上下文無關文法（CFG）： 語法規則的正式定義及其在描述程序結構中的作用。 LL(k) 分析技術： 詳細講解遞歸下降分析器的原理，以及如何通過預測錶（Prediction Table）消除迴溯。重點分析如何設計無迴溯的LL(1)文法，並實現一個自動化的LL(1)分析器生成器。 LR(k) 分析技術的統治地位： 作為工業界最強大的自底嚮上分析技術，本書將詳述 LR(0), SLR(1), LALR(1) 和 Canonical LR(1) 的區彆與聯係。深入剖析 LR(k) 項集、DFA 的構建過程，並指導讀者實現一個功能完備的 LALR(1) 解析器。 第二部分：中端處理：語義、抽象與中間錶示 (Semantic Analysis & IR) 第4章：語義分析與類型係統 屬性文法與語義規則： 講解如何利用屬性文法來檢查程序是否符閤語言的語義規範（如變量聲明、函數定義）。 類型檢查係統： 深入探討靜態類型語言（如C/Java）和動態類型語言的類型係統設計。實現類型推導和類型兼容性檢查，確保操作的閤法性。 控製流分析： 建立程序控製流圖（Control Flow Graph, CFG），為後續的代碼優化打下基礎。 第5章：中間代碼的錶示與生成 (Intermediate Representation, IR) IR 的重要性： 解釋為什麼需要獨立於源語言和目標機器的中間錶示。 主要 IR 形式： 詳細分析三種主流 IR 形式的優劣： 三地址碼（Three-Address Code, TAC）： 結構化清晰，便於局部優化。 靜態單賦值形式（Static Single Assignment, SSA）： 現代高性能編譯器（如LLVM）的核心，本書將詳細闡述 SSA 轉換過程（$phi$函數的引入與消除）。 控製流圖（CFG）與數據流分析： 如何將 IR 結構化，並進行更深層次的數據流分析。 錶達式和語句的翻譯： 給齣從抽象語法樹（AST）到具體 IR 的一步步翻譯策略。 第三部分：後端優化與代碼生成 (Optimization & Code Generation) 第6章：編譯器優化技術：提升代碼性能 優化是衡量現代編譯器質量的關鍵指標。本書將優化分為機器無關優化和機器相關優化兩大類。 機器無關優化（全局與循環優化）： 常量摺疊與傳播： 消除編譯時已知計算。 公共子錶達式消除（CSE）： 避免重復計算。 死代碼消除（Dead Code Elimination）： 移除永遠不會執行或結果被丟棄的代碼。 循環優化： 循環不變量外提、循環展開、循環融閤與分裂的精確條件分析。 數據流分析基礎： 講解如何利用到達定義分析（Reaching Definitions）、活躍變量分析（Live Variable Analysis）等，為優化提供精確的依賴信息。 第7章：目標代碼生成與寄存器分配 指令選擇： 如何將 IR 指令映射到目標機器指令集（以類RISC架構為例），實現指令選擇的窮舉法與動態規劃法。 機器依賴的優化： 講解流水綫、延遲槽等硬件特性如何影響代碼生成決策。 寄存器分配的挑戰： 深入分析圖著色算法（Graph Coloring）在寄存器分配中的應用。講解如何構建乾擾圖（Interference Graph），並使用迴溯算法高效地分配有限的寄存器資源。 --- 三、 實踐導嚮與技術選型 本書的實踐部分緊密圍繞一個“類C語言（Mini-C）”編譯器的實現展開。讀者將： 1. 使用 C++ 或 Rust 作為宿主語言，搭建編譯器框架。 2. 實現一個基於 LALR(1) 算法的解析器，解析 Mini-C 的語法結構。 3. 構建一個基於 SSA 形式的中間錶示層，並在其上實現至少兩種經典的機器無關優化。 4. 針對一個簡化的虛擬目標機（Virtual Target Machine），實現最終的代碼生成器。 本書的目標是讓讀者不僅“知道”編譯器是如何工作的，更能“明白”如何親手打造一個工業級編譯器所需的關鍵技術細節與權衡取捨。 它將是您邁嚮係統底層、深入理解軟件性能瓶頸的堅實階梯。

第一章　指令：計算機的語言
重點一：基本概念
重點二：MIPS簡介
重點三：內儲式程式概念
重點四：指令集架構
重點五：程式之轉譯與執行
重點六：一般指令類彆
重點七：算數指令
重點八：資料轉移指令
重點九：流程控製指令
重點十：邏輯運算
重點十一：常數
重點十二：組閤語言與機器語言
重點十三：程序呼叫
重點十四：支援平行程式的同步指令
重點十五：MIPS定址模式
重點十六：指令集的設計原則
重點十七：精簡指令集與復雜指令集的比較
重點十八：不同型態的指令集
重點十九：ARM與MIPS的比較
考古題
 
第二章　計算機算術
重點一：數的錶示
重點二：加法與減法
重點三：多媒體算數
重點四：算數邏輯運算單元
重點五：前瞻進位加法器
重點六：進位儲存加法器
重點七：無號數乘法
重點八：有號數乘法
重點九：除法
重點十：非迴復型除法
重點十一：浮點數的錶示
重點十二：浮點數加法
重點十三：浮點數乘法
重點十四：精確的算術運算
重點十五：浮點數加法的結閤律
重點十六：右移與2的冪次方除法運算
重點十七：軟體偵測溢位
考古題
 
第三章　瞭解與評估計算機的效能
重點一：效能的定義
重點二：影響CPU效能的因素
重點三：使用MIPS做為效能評估標準的謬誤
重點四：AMDAHL’S定律
重點五：效能總評
重點六：效能評估程式
考古題
 
第四章　處理器：資料路徑與控製
重點一：抽象化設計
重點二：單一時脈計算機資料路徑的建構
重點三：單一時脈計算機控製單元的建構
重點四：單一時脈計算機的效能
重點五：多重時脈計算機
考古題
 
第五章　利用管綫增加效能
重點一：管綫範例
重點二：管綫資料路徑
重點三：管綫控製單元
重點四：管綫的危障
重點五：結構危障的解決
重點六：資料危障的解決
重點七：資料相依
重點八：控製危障的解決
重點九：進階的管綫
重點十：管綫資料路徑例外的處理
重點十一：管綫相關的議題
考古題

评分☆☆☆☆☆

如果說計算機組織與結構是一門需要“悟性”的學科，那麼《研究所講重點【計算機組織與結構重點直擊(上)】(3版)》絕對是幫助你開啓這扇“悟性之門”的最佳鑰匙。這本書最大的特點在於它的“講重點”能力。它不像市麵上很多教材那樣，試圖麵麵俱到，反而容易讓初學者迷失方嚮。這本書非常聰明地將精力集中在那些最核心、最能體現計算機本質的知識點上。例如，在講解指令集架構時，它並沒有 exhaustive 地列舉所有的指令，而是抓住瞭指令集的核心設計理念和不同指令類型的典型代錶，讓你能夠快速理解指令集的作用和分類。此外，作者在解釋一些復雜的技術時，會巧妙地運用類比和簡化模型，將枯燥的技術語言變得易於理解。這種“化繁為簡”的功力，讓我在學習過程中少走瞭很多彎路，也更容易建立起自信。

评分☆☆☆☆☆

我必須說，這本書的編排和內容深度絕對是超齣瞭我的預期。在學習計算機組織與結構這個領域時，我一直覺得它是一門既重要又難以深入的學科，很多時候，即使是花瞭大量時間去理解，也常常感覺隻是停留在錶麵。但《研究所講重點【計算機組織與結構重點直擊(上)】(3版)》卻給瞭我一種全新的體驗。它不僅僅是羅列知識點，更重要的是，它能夠引導讀者去思考這些知識點背後的原理和聯係。書中對於存儲器層次結構、緩存一緻性等關鍵概念的講解，都非常透徹，而且緊密結閤實際應用場景。我尤其欣賞的是，作者在講解過程中，會適時地穿插一些曆史發展背景和技術演進的脈絡，這讓我在理解技術的同時，也能感受到整個計算機科學領域是如何一步步發展到今天的。這種宏觀與微觀相結閤的視角，讓我對計算機的整體架構有瞭更深刻的認識。此外，書中的例題和習題設計也非常巧妙，能夠有效地檢驗我對知識的掌握程度，並且啓發我進行更深入的思考。

评分☆☆☆☆☆

對於我這種非計算機專業但又需要學習相關知識的學習者來說，《研究所講重點【計算機組織與結構重點直擊(上)】(3版)》簡直是雪中送炭。我之前看一些教材，總覺得裏麵充斥著大量我不熟悉的專業術語，閱讀體驗非常糟糕。但這本書在語言的使用上，更加貼近讀者的認知習慣，它在引入專業概念的同時，會給齣清晰的解釋和背景信息，讓我能夠逐步建立起自己的知識體係。特彆是書中對於輸入輸齣係統和總綫結構的講解，雖然涉及到硬件細節，但作者用一種很直觀的方式，解釋瞭數據是如何在計算機的各個組件之間流動的，以及為什麼需要總綫來連接它們。這種“由外到內”或者“由內到外”的視角轉換，讓我能夠從不同的角度去理解同一個概念。而且，書中的排版也很舒適，大量的空白和適度的分段，讓閱讀過程不會感到疲憊。

评分☆☆☆☆☆

這本書簡直是我的救星！作為一個苦苦掙紮於計算機科學基礎理論的迷茫學生，我之前嘗試過很多教材，但都感覺像是在雲裏霧裏，概念一大堆，卻抓不住核心。這本《研究所講重點【計算機組織與結構重點直擊(上)】(3版)》的齣現，就像一道曙光，瞬間點亮瞭我對計算機組織與結構的理解。它不像那些堆砌術語的百科全書，而是真正地“直擊”重點，用一種非常清晰、有條理的方式，將那些抽象的概念一一解構。例如，在講到CPU的流水綫技術時，作者並沒有一上來就拋齣一堆復雜的時序圖和術語，而是先用一個生動的比喻，類比工廠的生産綫，然後層層遞進，講解指令流水綫的各個階段，以及如何通過並行處理來提高效率。這種講解方式，讓我這種“小白”也能輕鬆get到精髓。而且，書中大量的圖示和錶格，更是把復雜的硬件結構和工作原理可視化瞭，我再也不用靠想象去理解那些二進製信號的流動。每次閱讀，都感覺自己離掌握這門學科又近瞭一大步，那種豁然開朗的感覺，真的太棒瞭！

评分☆☆☆☆☆

坦白講，我之前對“三版”這個信息並沒有太在意，但翻開《研究所講重點【計算機組織與結構重點直擊(上)】(3版)》後，我纔意識到它之所以能更新到第三版，是有其深厚原因的。這本書的更新迭代，絕對不是簡單的文字修飾，而是對整個學科前沿的把握和教學方法的優化。我瞭解到，計算機組織與結構這個領域本身就在不斷發展，新的處理器架構、新的存儲技術層齣不窮。這本書能夠持續更新，說明它緊跟時代步伐，融入瞭最新的研究成果和行業動態。這一點對於我們學習來說至關重要，因為我們學習的不僅僅是理論，更是未來發展的方嚮。舉個例子，書中對多核處理器和並行計算的講解，就比我之前看的舊版本教材更加係統和深入，包含瞭最新的並行編程模型和優化技巧。這種與時俱進的特性，讓這本書的價值倍增，它不僅僅是一本教材，更像是一份珍貴的行業參考資料。