电子书《Dive Into Systems》深入系统
本书的目的是为读者提供一个温和而易于理解的计算机系统入门。为了编写有效的程序，程序员必须理解计算机的底层子系统和架构。然而，现代教科书的高昂费用常常限制了它们的普及，只有那些负担得起的学生才能接触到。这本免费的在线教科书旨在使计算机系统的概念对每个人都可获取。它面向那些对计算机科学有入门级知识并熟悉Python的学生。
章节介绍：
第0章，引言：介绍计算机系统和阅读本书的一些提示。
第1章，C编程简介：涵盖C编程基础，包括编译和运行C程序。我们假设阅读本书的读者已经对某种编程语言有过编程介绍。我们将C语法示例与Python语法进行比较，以便熟悉Python的读者可以看到它们如何转换。然而，阅读或理解本章并不需要Python编程经验。
第2章，深入C：涵盖C语言的大部分内容，特别是指针和动态内存。我们还详细阐述了第1章中的主题，并讨论了一些高级C特性。
第3章，C调试工具：介绍了常见的C调试工具（GDB和Valgrind），并说明了如何使用它们来调试各种应用程序。
第4章，二进制和数据表示：涵盖将数据编码为二进制，C类型的二进制表示，二进制数据上的算术运算以及算术溢出。
第5章，门、电路和计算机架构：从逻辑门到构建基本CPU的冯·诺依曼架构。我们描述了时钟驱动的执行和通过算术、存储和控制电路的指令执行阶段。我们还简要介绍了流水线、一些现代架构特性和计算机架构的简短历史。
第6-10章，汇编编程：涵盖从基本算术表达式到函数、栈以及数组和结构体访问的C到汇编代码的转换。在三个独立的章节中，我们涵盖了来自三种不同指令集架构的汇编：32位x86、64位x86和64位ARM。
第11章，存储和内存层次结构：涵盖存储设备、内存层次结构及其对程序性能的影响、局部性、缓存以及Cachegrind分析工具。
第12章，代码优化：涵盖编译器优化、以性能为考虑设计程序、代码优化技巧以及定量衡量程序性能。
第13章，操作系统：涵盖核心操作系统抽象和背后的机制。我们主要关注进程、虚拟内存和进程间通信（IPC）。
第14章，共享内存并行性：涵盖多核处理器、线程和Pthreads编程、同步、竞态条件和死锁。本章还包括一些关于衡量并行性能（加速比、效率、阿姆达尔定律）、线程安全和缓存一致性的高级主题。
第15章，高级并行系统和编程模型：介绍了分布式内存系统的基础知识和消息传递接口（MPI）、硬件加速器和CUDA，以及云计算和MapReduce。