趣話計算機底層技術 軒轅之風(@編程技術宇宙) 9787121455292 【台灣高等教育出版社】

編輯推薦
這本書主要是用講故事的方式介紹計算機底層相關的技術，用通俗易懂的表達方式幫助大家學習底層技術。
故事的主人公可能是計算機里的一個程序、一個進程、一個線程、一個函數、一個數據包、一個文件等這樣的軟體角色，也可能是CPU、內存、網卡等這樣的硬體角色。
本書透過這些角色的視角去講述發生在計算機世界里的故事，幫助大家在故事中學習和了解計算機底層技術的工作原理。
整本書由幾十個故事構成，故事之間既有關聯性，讓你像「追劇」一樣學習技術，也有一定的獨立性，讓你隨時翻開一篇都能看下去。
本書主要涵蓋計算機中的CPU、存儲、I/O、操作系統、系統編程、安全六個主題，每個主題一章，你不必從頭到尾逐篇閱讀，完全可以挑選自己感興趣的任何章節開始閱讀。

內容簡介
本書用一系列有趣的小故事講述計算機底層相關的技術知識。
• 第1章：聚焦計算機中最核心的CPU，從最基礎的門電路開始，到基本的指令執行過程，最後到CPU的一些高級技術。內容涵蓋緩存、原子操作、指令流水線、分支預測、亂序執行、超線程、SIMD、 內存管理、TLB等。
• 第2章：主要講述計算機中的存儲設施，包括CPU中的緩存，內存、機械硬碟三者數據存儲的原理，以及硬碟上的數據管理組織的軟體——文件系統基本模型。
• 第3章：主要講述計算機中的I/O和數據傳輸。內容涵蓋匯流排系統、中斷機制、DMA技術、零拷貝技術。重點關注網卡相關的數據傳輸，包括網卡的基本工作機制，網卡接收數據包后的處理，最後介紹一種時下流行的數據包處理技術——DPDK。
• 第4章：前面三章主要是在硬體層面，這一章開始介紹軟體。本章聚焦計算機中最重要的軟體——操作系統。本書默認以Linux為參考，內容涵蓋操作系統的一些基礎知識，包括進程、線程、系統調用、異常處理、信號、鎖、許可權管理，最後介紹一個時下流行的容器技術Docker的原理。
• 第5章：主要涉及系統編程中和操作系統緊密相關的一些技術點。包括進程的創建過程、線程棧、進程間通信、I/O多路復用、內存映射文件、協程，最後簡單介紹調試器GDB和可執行文件ELF。
• 第6章：本章的主題是安全。網路安全涉及方方面面，本章挑選了和計算機系統底層相關的一些安全技術，通過故事去感受計算機攻擊的原理，包含棧溢出攻擊、整數溢出攻擊、DDoS攻擊、TCP會話劫持、HTTPS原理，還有前幾年大火的CPU漏洞——熔斷與幽靈攻擊原理等。

作者簡介
軒轅之風（@編程技術宇宙），前百度、360、奇安信高級安全研發工程師，專註網路安全、流量分析、大數據處理領域的軟體研發。

精彩書評
計算機從來都不只是一種工具，它是人類智慧的結晶和智能演化的一種形態，是定義問題、求解問題的思想庫和兵器庫。本書正是看到了這一層，創造性地「以讀者為中心，以問題為導向，以故事為載體」，打造出沉浸式、臨場感、高參与度的閱讀體驗，對於專業圖書來說，有一種「軒轅式革命」的味道。故事是技術的最好催化劑，希望後續能推齣動畫版，用視頻的形式還原書中一幕幕有趣的場景。
唐彰國，四川師範大學教授，碩士生導師；四川師範大學網路與通信技術研究所總工程師
本書不僅系統地介紹了計算機底層技術知識，而且作者通過幽默風趣的小故事、通俗易懂的語言，把枯燥無味的技術知識生動形象地呈現給了讀者。整書結構全面系統、知識深入淺出、內容生動翔實，相信每位讀者都能從中獲得很大幫助！
劉凡平，海豚躍躍•認知智能 CEO；《突圍演算法》《大數據時代的演算法》等書作者
計算機底層知識是軟體工程師和網路安全工程師的基本功，但相比應用開發來說，常常顯得艱深晦澀。本書創造性地採用擬人視角，通過虛擬化的人物和故事將這些晦澀的知識通俗化，撥開底層技術艱深的迷霧，大大降低了學習的門檻，大家不妨一讀！
白皓文，奇安信資深威脅情報分析師
對初學計算機的朋友來說，晦澀的原理闡述總讓初學者望而卻步，而本書用通俗易懂的方式闡述底層技術。我鼓勵大家讀這本書的原因在於，它以一種更易理解、更易接受的方式讓讀者了解專業嚴謹的技術知識。如果你想要快速了解計算機底層原理等基礎知識，那這本書很適合你。
何鵬，百度集團安全部 高級產品運營經理
我讀過的技術書籍或文章通常有如下特點，或因嚴謹性而失去趣味性，或因趣味性而失去嚴謹性，而本書是我見過為數不多能將二者完美結合起來的技術書。你既可以沉浸在其中一個個生動形象的人物和故事里，又可以深挖這裏面的技術細節，可謂是既生動又翔實，值得一讀！
閃客，微信公眾號「低併發編程」作者，《Linux源碼趣談》作者

目錄
第1章 計算機的大腦：中央處理器CPU
1 1 CPU的細胞：門電路
1 1 1 邏輯門
1 1 2 加法器
1 1 3 算術邏輯單元ALU
1 2 程序的本質：指令
1 2 1 指令集
1 2 2 寄存器
1 2 3 彙編語言
1 2 4 高級語言
1 2 5 指令執行過程
1 3 像流水線一樣執行指令
1 3 1 指令流水線
1 3 2 流水線的級數
1 3 3 流水線里的冒險
1 4 CPU里的存儲設施：緩存
1 4 1 緩存
1 4 2 緩存行
1 4 3 指令緩存與數據緩存
1 5 多核緩存不一致引發的問題
1 5 1 原子操作
1 5 2 緩存引發的問題
1 5 3 緩存一致性協議MESI
1 6 指令還能亂序執行
1 6 1 數據冒險與流水線停頓
1 6 2 亂序執行
1 7 跳還是不跳，這是一個問題
1 7 1 靜態預測
1 7 2 動態預測
1 8 一條指令同時處理多個數據
1 8 1 一個簡單的循環
1 8 2 并行計算
1 8 3 一條指令處理多個數據
1 9 一個核同時執行兩個線程
1 9 1 資源閑置
1 9 2 超線程技術
1 10 CPU是如何管理內存的
1 10 1 8086
1 10 2 32位時代
1 10 3 虛擬內存
1 10 4 分頁交換
1 11 CPU地址翻譯的備忘錄
1 11 1 虛擬地址翻譯
1 11 2 地址翻譯緩存
1 11 3 翻譯後備緩衝區
1 12 GPU和CPU有什麼區別
1 12 1 龐大的核心數量
1 12 2 GPU的SIMT與「超線程」
第2章 計算機中的存儲設施
2 1 緩存為什麼比內存還快
2 2 內存條是如何存儲數據的
2 2 1 數據存儲
2 2 2 內存編址
2 3 多個CPU如何共同訪問內存
2 3 1 NUMA架構
2 3 2 操作系統支持
2 3 3 內存分配問題
2 4 機械硬碟存儲數據的原理
2 5 硬碟那麼大，計算機如何管理
2 5 1 扇區和塊
2 5 2 塊點陣圖
2 5 3 inode
2 5 4目錄
2 5 5 塊組、組描述符、超級塊
2 5 6 引導塊、分區DBR和MBR
第3章 數據的輸入與輸出
3 1 計算機中的高速公路
3 1 1 早期的匯流排系統
3 1 2 南橋與北橋
3 1 3 消失的北橋
3 2 其他設備如何與CPU通信
3 2 1 8259A可編程中斷控制器
3 2 2 APIC高級可編程中斷控制器
3 2 3 中斷親和性
3 3 計算機啟動的過程
3 3 1 開始執行
3 3 2 MBR
3 3 3 操作系統
3 4 CPU把數據搬運的工作「外包」出去
3 4 1 PIO模式
3 4 2 DMA技術
3 4 3 DMA全面開花
3 5 神奇的零拷貝技術
3 5 1 數據的四次拷貝
3 5 2 零拷貝技術
3 6 網卡是如何工作的
3 6 1 集線器時代
3 6 2 數據收發過程
3 6 3 交換機時代
3 7 網卡收到數據包后發生什麼
3 7 1 數據幀校驗
3 7 2 DMA數據傳輸
3 7 3 軟中斷
3 7 4 輪詢收包
3 7 5 協議棧
3 8 繞過操作系統，直接收發數據包
3 8 1 萬兆流量需求
3 8 2 中斷問題
3 8 3 超快的抓包技術：DPDK
3 8 4 空轉問題
第4章 計算機的大管家：操作系統
4 1 一個控製程序的進化
4 1 1 多道程序處理
4 1 2 時間分片
4 1 3 狀態
4 1 4 優先順序
4 1 5 多核時代
4 2 程序運行的實體：進程
4 2 1 進程地址空間
4 2 2 進程調度
4 2 3 進程與線程
4 3 CPU的執行流：線程
4 4 內核地址空間歷險記：系統調用
4 4 1 神秘的長者
4 4 2 系統調用
4 4 3 內核堆棧
4 5 當除數為0時，CPU發生了什麼
4 5 1 中斷和異常
4 5 2 信號投遞
4 5 3 異常返回
4 6 發給進程的信號，到底去哪兒了
4 6 1 可靠信號與不可靠信號
4 6 2 信號的處理
4 6 3 多線程的信號處理
4 7 困住線程的鎖，到底是什麼
4 7 1 原子操作
4 7 2 自旋鎖
4 7 3 互斥鎖
4 7 4 條件變數
4 7 5 信號量
4 8 Linux的許可權管理
4 8 1 打開文件的過程
4 8 2 許可權檢查
4 8 3 UGO與ACL檢查
4 8 4 Cgroup與SELinux的檢查
4 9 計算機中「楚門的世界」
4 9 1 隱藏文件系統：chroot與pivot_root
4 9 2 進程的隔離：命名空間
4 9 3 行為的限制：Cgroup
第5章 系統編程那些事兒
5 1 進程是如何誕生的
5 1 1 奇怪的fork
5 1 2 寫時拷貝
5 1 3 消失的線程們
5 2 線程的棧里都裝了什麼
5 2 1 自動增長
5 2 2 內核棧
5 2 3 棧溢出
5 3 進程間如何通信
5 3 1 信號
5 3 2 socket套接字
5 3 3 匿名管道
5 3 4 消息隊列
5 3 5 共享內存
5 4 高性能基礎：I/O多路復用
5 4 1 select模型
5 4 2 poll模型
5 4 3 epoll模型
5 5 像訪問內存一樣讀寫文件
5 5 1 傳統文件讀寫
5 5 2 內存映射文件
5 6 線程里的多個執行流：協程
5 6 1 線程阻塞問題
5 6 2 多個執行流的「調度」
5 7 調試器是如何工作的
5 7 1 軟體斷點
5 7 2 單步調試
5 7 3 內存斷點
5 8 可執行文件ELF
5 8 1 格式識別
5 8 2 ELF文件格式
5 8 3 載入過程
第6章 計算機的攻擊與安全防護
6 1 TCP序列號的秘密
6 1 1 TCP初始化序列號是多少
6 1 2 Linux協議棧里的計數器
6 2 「猜出」TCP的序列號
6 2 1 神秘的TCP計數器
6 2 2 奇怪的TCP連接
6 2 3 基於計數器的側通道攻擊
6 3 危險的TCP SYN Flood
6 3 1 SYN洪水攻擊
6 3 2 安全防護：SYN Cookie
6 4 從HTTP到HTTPS的進化
6 4 1 第一版：直接簡單加密
6 4 2 第二版：非對稱加密
6 4 3 第三版：非對稱與對稱加密結合
6 4 4 第四版：密鑰計算
6 4 5 第五版：數字證書
6 4 6 第六版：信任鏈
6 5 線程棧里的秘密行動
6 5 1 棧溢出與Stack Canary
6 5 2 虛函數攻擊
6 6 CPU分支預測引發的危機
6 6 1 觸發分支預測
6 6 2 亂序執行與緩存引發的攻擊
6 6 3 KPTI內核頁表隔離
6 7 CPU中隱藏的秘密基地
6 7 1 神秘的SGX
6 7 2 CPU里的禁區
6 7 3 內存加密
6 8 躲在暗處的挖礦病毒
6 9 伺服器被挖礦，Redis竟是內鬼
6 9 1 挖礦病毒的入侵
6 9 2 Redis持久化存儲「闖禍了」
6 10 整數+1引發的內核攻擊
6 10 1 IDT被誰篡改了