Write Great Code, Volume 1

درک ماشین، جلد اول از مجموعه برجسته نوشتن کد عالی نوشته رندال هاید، نحوه عملکرد رایانه و مکانیسم‌های اساسی آن را توضیح می‌دهد.

این جلد از مجموعه نوشتن کد عالی رندال هاید به سازماندهی ماشین می‌پردازد بدون اینکه نیازی به یادگیری برنامه‌نویسی زبان اسمبلی باشد. این کتاب برای برنامه‌نویسان زبان‌های سطح بالا نوشته شده است و جزئیات سطح پایین سازماندهی ماشین را که معمولاً در دوره‌های علوم کامپیوتر و مهندسی نادیده گرفته می‌شود، به شما آموزش می‌دهد.

در این کتاب خواهید آموخت:

• چگونه ماشین اعداد، رشته‌ها و ساختارهای داده سطح بالا را نمایش می‌دهد، تا بدانید هزینه استفاده از آن‌ها چیست.
• چگونه داده‌ها را سازماندهی کنید تا ماشین به‌طور مؤثر به آن‌ها دسترسی پیدا کند.
• چگونه واحد پردازش مرکزی (CPU) کار می‌کند تا بتوانید کدی بنویسید که با روش کار ماشین هماهنگ باشد.
• چگونه دستگاه‌های ورودی/خروجی (I/O) کار می‌کنند تا بتوانید عملکرد برنامه خود را هنگام دسترسی به این دستگاه‌ها به حداکثر برسانید.
• چگونه از سلسله‌مراتب حافظه به بهترین نحو استفاده کنید تا سریع‌ترین برنامه‌ها را تولید کنید.

کد عالی، کد کارآمد است. اما قبل از اینکه بتوانید کد واقعاً کارآمد بنویسید، باید درک کنید که چگونه سیستم‌های کامپیوتری برنامه‌ها را اجرا می‌کنند و چگونه انتزاعات در زبان‌های برنامه‌نویسی به سخت‌افزار سطح پایین ماشین تطبیق می‌یابند. به هر حال، کامپایلرها بهترین کد ماشین را نمی‌نویسند؛ این کار به عهده برنامه‌نویسان است. این کتاب به شما پایه‌ای می‌دهد که تمام نرم‌افزارهای عالی بر اساس آن ساخته شده‌اند.

در این ویرایش جدید، پوشش‌دهی به موارد زیر اضافه شده است:

• زبان‌های برنامه‌نویسی مانند Swift و Java
• تولید کد بر روی پردازنده‌های 64 بیتی مدرن
• پردازنده‌های ARM در تلفن‌های همراه و تبلت‌ها
• دستگاه‌های ورودی/خروجی جدیدتر
• سیستم‌های حافظه بزرگ‌تر و SSD‌های مقیاس بزرگ

فهرست:

فصل 1: آنچه باید بدانید تا کد عالی بنویسید

فصل 2: نمایش عددی

فصل 3: عملیات حسابی باینری و عملیات بیت

فصل 4: نمایش ممیز شناور

فصل 5: نمایش کاراکترها

فصل 6: سازماندهی و دسترسی به حافظه

فصل 7: انواع داده ترکیبی و اشیاء حافظه

فصل 8: منطق بولی و طراحی دیجیتال

فصل 9: معماری CPU

فصل 10: معماری مجموعه دستورالعمل‌ها

فصل 11: معماری حافظه و سازماندهی آن

فصل 12: ورودی و خروجی

فصل 13: باس‌های دستگاه‌های جانبی رایانه

فصل 14: دستگاه‌های ذخیره‌سازی انبوه و سیستم‌عامل‌ها

فصل 15: دستگاه‌های ورودی و خروجی مختلف

Understanding the Machine, the first volume in the landmark Write Great Code series by Randall Hyde, explains the underlying mechanics of how a computer works.

This, the first volume in Randall Hyde’s Write Great Code series, dives into machine organization without the extra overhead of learning assembly language programming. Written for high-level language programmers, Understanding the Machine fills in the low-level details of machine organization that are often left out of computer science and engineering courses.

Learn:

• How the machine represents numbers, strings, and high-level data structures, so you’ll know the inherent cost of using them.
• How to organize your data, so the machine can access it efficiently.
• How the CPU operates, so you can write code that works the way the machine does.
• How I/O devices operate, so you can maximize your application’s performance when accessing those devices.
• How to best use the memory hierarchy to produce the fastest possible programs.

Great code is efficient code. But before you can write truly efficient code, you must understand how computer systems execute programs and how abstractions in programming languages map to the machine’s low-level hardware. After all, compilers don’t write the best machine code; programmers do. This book gives you the foundation upon which all great software is built.

NEW IN THIS EDITION, COVERAGE OF:

• Programming languages like Swift and Java
• Code generation on modern 64-bit CPUs
• ARM processors on mobile phones and tablets
• Newer peripheral devices
• Larger memory systems and large-scale SSDs

Table of Contents

Chapter 1: What You Need to Know to Write Great Code

Chapter 2: Numeric Representation

Chapter 3: Binary Arithmetic and Bit Operations

Chapter 4: Floating-Point Representation

Chapter 5: Character Representation

Chapter 6: Memory Organization and Access

Chapter 7: Composite Data Types and Memory Objects

Chapter 8: Boolean Logic and Digital Design

Chapter 9: CPU Architecture

Chapter 10: Instruction Set Architecture

Chapter 11: Memory Architecture and Organization

Chapter 12: Input and Output

Chapter 13: Computer Peripheral Buses

Chapter 14: Mass Storage Devices and Filesystems

Chapter 15: Miscellaneous Input and Output Devices

Review

“Sooner or later it makes sense to get a grip on what happens underneath the interpreter and compiler, even below the abstraction layer that the operating system provides. . . . This book leads you a part of the way to this knowledge. In a clear and understandable writing that makes it a joy to read.”

—Thomas Manthey, Amazon Reviewer

Praise for the first edition of Write Great Code, Volume 1:

“Today’s programmers can hardly keep up with the race against inhumane deadlines and new technologies; therefore, they rarely have a chance to learn the basics of computer architectures and the inner-working of their programming languages. This book fills in the gaps. I strongly recommend it.”

—InformIT.com

Write Great Code “isn’t your typical ‘teach yourself to program’ book. . . It’s relevant to all languages, and all levels of programming experience. . . Run, don’t walk, to buy and read this book.”

—Bay Area Large Installation System Administrators (BayLISA)

5/5 stars: “[Write Great Code] fills in the blanks nicely and really could be part of a Computer Science degree required reading set… Once this book is read, you will have a greater understanding and appreciation for code that is written efficiently – and you may just know enough to do that yourself. At least you will have a great start at the art of crafting efficient software.”

—MacCompanion

“Great fun to read.”

—VSJ Magazine

“Write Great Code: Understanding the Machine should be on the required reading list for anyone who wants to develop terrific code in any language without having to learn assembly language.”

—WebServerTalk

About the Author

Randall Hyde is the author of The Art of Assembly Language, one of the most highly recommended resources on assembly, and the three volume Write Great Code series (all No Starch Press). He is also the co-author of The Waite Group’s MASM 6.0 Bible. He has written for Dr. Dobb’s Journal, Byte, as well as professional journals.