O que acontece quando você aperta uma tecla

Do toque no teclado ao pixel aceso na tela

Do toque no teclado ao pixel aceso na tela

Camadas: aplicativo, sistema, instrução, circuito, elétron

Camadas: aplicativo, sistema, instrução, circuito, elétron

Arquitetura e organização: a diferença entre projeto e implementação

Arquitetura e organização: a diferença entre projeto e implementação

Por que quem escreve código precisa saber disso

Por que quem escreve código precisa saber disso

O que este livro entrega e o que ele deixa de fora

O que este livro entrega e o que ele deixa de fora

Como ler sem travar

Como ler sem travar

Quiz: O que acontece quando você aperta uma tecla

A linguagem das máquinas

Por que ligado e desligado bastam

Por que ligado e desligado bastam

Bit, byte e as unidades maiores

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Binário e hexadecimal na prática

Binário e hexadecimal na prática

Representando números inteiros com e sem sinal

Representando números inteiros com e sem sinal

Complemento de dois e por que ele existe

Complemento de dois e por que ele existe

Números com vírgula e a razão de 0,1 mais 0,2 não dar 0,3

Números com vírgula e a razão de 0,1 mais 0,2 não dar 0,3

Texto, caractere e a história das tabelas de codificação

Texto, caractere e a história das tabelas de codificação

Prática: observando os bits de um número na memória

Prática: observando os bits de um número na memória

Quiz: A linguagem das máquinas

Portas lógicas e circuitos

Verdadeiro e falso virando corrente elétrica

Verdadeiro e falso virando corrente elétrica

As portas básicas e o que cada uma faz

As portas básicas e o que cada uma faz

Combinando portas para somar dois números

Combinando portas para somar dois números

Somador, multiplexador e decodificador em versão simples

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Circuitos que lembram: o conceito de estado

Circuitos que lembram: o conceito de estado

Do circuito ao registrador

Do circuito ao registrador

Prática: montando uma soma binária no papel, porta por porta

Prática: montando uma soma binária no papel, porta por porta

Quiz: Portas lógicas e circuitos

Relógio, sincronia e ciclo

Por que a máquina precisa de um metrônomo

Por que a máquina precisa de um metrônomo

Frequência, hertz e o que significa um processador de tantos gigahertz

Frequência, hertz e o que significa um processador de tantos gigahertz

Ciclo de clock e a menor unidade de tempo do computador

Ciclo de clock e a menor unidade de tempo do computador

Por que mais gigahertz nem sempre é mais rápido

Por que mais gigahertz nem sempre é mais rápido

Calor, energia e o limite físico que travou a corrida da frequência

Calor, energia e o limite físico que travou a corrida da frequência

Prática: estimando quantos ciclos uma operação simples consome

Prática: estimando quantos ciclos uma operação simples consome

Quiz: Relógio, sincronia e ciclo

A anatomia do processador

O modelo de von Neumann em uma página

O modelo de von Neumann em uma página

Unidade de controle, unidade lógica e aritmética, registradores

Unidade de controle, unidade lógica e aritmética, registradores

O ciclo buscar, decodificar, executar e escrever

O ciclo buscar, decodificar, executar e escrever

Contador de programa e o caminho da execução

Contador de programa e o caminho da execução

Barramento de dados, de endereço e de controle

Barramento de dados, de endereço e de controle

Prática: acompanhando uma instrução passo a passo

Prática: acompanhando uma instrução passo a passo

Quiz: A anatomia do processador

O conjunto de instruções

O que o processador realmente sabe fazer

O que o processador realmente sabe fazer

Instrução, operando e modo de endereçamento

Instrução, operando e modo de endereçamento

As famílias de instrução: mover, calcular, comparar, desviar

As famílias de instrução: mover, calcular, comparar, desviar

Assembly como texto legível do código de máquina

Assembly como texto legível do código de máquina

Uma comparação honesta entre as filosofias RISC e CISC

Uma comparação honesta entre as filosofias RISC e CISC

Por que existe x86 e por que existe ARM

Por que existe x86 e por que existe ARM

Prática: lendo um trecho de assembly gerado a partir de código simples

Prática: lendo um trecho de assembly gerado a partir de código simples

Quiz: O conjunto de instruções

Do seu código até a instrução

Compilador, montador e ligador

Compilador, montador e ligador

Compilação para código nativo contra execução em máquina virtual

Compilação para código nativo contra execução em máquina virtual

Compilação em tempo de execução e o que o .NET faz

Compilação em tempo de execução e o que o .NET faz

Como uma otimização do compilador muda o resultado final

Como uma otimização do compilador muda o resultado final

Por que o mesmo código roda diferente em máquinas diferentes

Por que o mesmo código roda diferente em máquinas diferentes

Prática: comparando o assembly de duas versões da mesma função

Prática: comparando o assembly de duas versões da mesma função

Quiz: Do seu código até a instrução

Memória principal

O que é endereço de memória

O que é endereço de memória

Como um valor é guardado e recuperado

Como um valor é guardado e recuperado

Latência, largura de banda e a diferença entre elas

Latência, largura de banda e a diferença entre elas

Memória volátil e não volátil

Memória volátil e não volátil

Ordem dos bytes e por que ela às vezes aparece em bug

Ordem dos bytes e por que ela às vezes aparece em bug

Prática: medindo o custo de percorrer um bloco grande de memória

Prática: medindo o custo de percorrer um bloco grande de memória

Quiz: Memória principal

A hierarquia de memória

Rápido e caro contra lento e barato

Rápido e caro contra lento e barato

Registrador, cache, memória principal, disco

Registrador, cache, memória principal, disco

Localidade temporal e localidade espacial

Localidade temporal e localidade espacial

Níveis de cache e linha de cache

Níveis de cache e linha de cache

Acerto, falha e o custo real de uma falha

Acerto, falha e o custo real de uma falha

Por que percorrer uma matriz por linha ou por coluna muda tudo

Por que percorrer uma matriz por linha ou por coluna muda tudo

Prática: reproduzindo a diferença de desempenho

Prática: reproduzindo a diferença de desempenho

Quiz: A hierarquia de memória

Memória virtual

Por que cada programa acha que a memória é toda dele

Por que cada programa acha que a memória é toda dele

Endereço virtual e endereço físico

Endereço virtual e endereço físico

Páginas, tabela de páginas e tradução

Páginas, tabela de páginas e tradução

O que acontece quando a memória acaba

O que acontece quando a memória acaba

Proteção entre programas e por que um travamento não derruba o resto

Proteção entre programas e por que um travamento não derruba o resto

Prática: observando o consumo de memória de um processo

Prática: observando o consumo de memória de um processo

Quiz: Memória virtual

Armazenamento

Disco magnético contra memória de estado sólido

Disco magnético contra memória de estado sólido

Setores, blocos e como o dado é organizado

Setores, blocos e como o dado é organizado

Por que gravação aleatória é mais cara que gravação sequencial

Por que gravação aleatória é mais cara que gravação sequencial

Interfaces e o gargalo que mudou de lugar ao longo dos anos

Interfaces e o gargalo que mudou de lugar ao longo dos anos

Como o armazenamento aparece como lentidão no seu aplicativo

Como o armazenamento aparece como lentidão no seu aplicativo

Prática: comparando leitura sequencial com leitura aleatória

Prática: comparando leitura sequencial com leitura aleatória

Quiz: Armazenamento

Entrada e saída

Como o processador conversa com o resto do mundo

Como o processador conversa com o resto do mundo

Consulta contínua, interrupção e acesso direto à memória

Consulta contínua, interrupção e acesso direto à memória

O que é uma interrupção e por que ela existe

O que é uma interrupção e por que ela existe

Controladores, barramentos e portas

Controladores, barramentos e portas

Por que operações de entrada e saída são tão lentas em comparação

Por que operações de entrada e saída são tão lentas em comparação

Prática: observando o custo de uma chamada que espera pelo disco

Prática: observando o custo de uma chamada que espera pelo disco

Quiz: Entrada e saída

Paralelismo dentro do processador

Pipeline: montando uma linha de produção de instruções

Pipeline: montando uma linha de produção de instruções

Quando o pipeline trava

Quando o pipeline trava

Previsão de desvio e o custo de errar o palpite

Previsão de desvio e o custo de errar o palpite

Execução fora de ordem e superescalaridade

Execução fora de ordem e superescalaridade

Instruções que operam sobre vários dados de uma vez

Instruções que operam sobre vários dados de uma vez

Prática: medindo o efeito de um desvio imprevisível

Prática: medindo o efeito de um desvio imprevisível

Quiz: Paralelismo dentro do processador

Vários núcleos

Por que a indústria parou de aumentar a frequência e passou a somar núcleos

Por que a indústria parou de aumentar a frequência e passou a somar núcleos

Núcleo, thread de hardware e multithreading simultâneo

Núcleo, thread de hardware e multithreading simultâneo

Cache compartilhada e coerência entre núcleos

Cache compartilhada e coerência entre núcleos

Compartilhamento falso e o bug de desempenho invisível

Compartilhamento falso e o bug de desempenho invisível

Por que dobrar os núcleos raramente dobra a velocidade

Por que dobrar os núcleos raramente dobra a velocidade

Prática: comparando um algoritmo em uma e em várias threads

Prática: comparando um algoritmo em uma e em várias threads

Quiz: Vários núcleos

Outros processadores na máquina

Placa de vídeo: muitos núcleos simples fazendo a mesma coisa

Placa de vídeo: muitos núcleos simples fazendo a mesma coisa

Quando vale a pena mandar o trabalho para a placa de vídeo

Quando vale a pena mandar o trabalho para a placa de vídeo

Aceleradores dedicados a inteligência artificial

Aceleradores dedicados a inteligência artificial

Processadores embarcados e microcontroladores

Processadores embarcados e microcontroladores

Por que o celular consegue tanto com tão pouca energia

Por que o celular consegue tanto com tão pouca energia

Uma palavra sobre computação quântica, sem exagero

Uma palavra sobre computação quântica, sem exagero

Quiz: Outros processadores na máquina

Desempenho medido com honestidade

Tempo de execução, vazão e latência

Tempo de execução, vazão e latência

A lei de Amdahl explicada com fila de supermercado

A lei de Amdahl explicada com fila de supermercado

Por que a média esconde o problema

Por que a média esconde o problema

Como medir sem se enganar: aquecimento, repetição e variação

Como medir sem se enganar: aquecimento, repetição e variação

Ferramentas de análise de desempenho e o que olhar primeiro

Ferramentas de análise de desempenho e o que olhar primeiro

Prática: encontrando o gargalo real de um programa lento

Prática: encontrando o gargalo real de um programa lento

Quiz: Desempenho medido com honestidade

Como o hardware aparece no seu código

Estruturas de dados amigáveis à cache

Estruturas de dados amigáveis à cache

Alocação, coleta de lixo e a pressão sobre a memória

Alocação, coleta de lixo e a pressão sobre a memória

Custo de troca de contexto e de sincronização

Custo de troca de contexto e de sincronização

Por que um laço vazio pode ser removido pelo compilador

Por que um laço vazio pode ser removido pelo compilador

Onde investir esforço e onde é perda de tempo

Onde investir esforço e onde é perda de tempo

Prática: otimizando uma função sem mudar o algoritmo

Prática: otimizando uma função sem mudar o algoritmo

Quiz: Como o hardware aparece no seu código

Segurança no nível do hardware

Modos de execução e a separação entre usuário e sistema

Modos de execução e a separação entre usuário e sistema

Módulos de segurança e inicialização confiável

Módulos de segurança e inicialização confiável

Por que uma correção de segurança às vezes deixa a máquina mais lenta

Por que uma correção de segurança às vezes deixa a máquina mais lenta

Quiz: Segurança no nível do hardware

Uma linha do tempo útil

Das válvulas ao transistor

Das válvulas ao transistor

A lei de Moore e o que sobrou dela

A lei de Moore e o que sobrou dela

A virada dos vários núcleos

A virada dos vários núcleos

Móvel, nuvem e a volta do processador eficiente

Móvel, nuvem e a volta do processador eficiente

Para onde a coisa parece estar indo

Para onde a coisa parece estar indo

Quiz: Uma linha do tempo útil

O que estudar depois

Sistemas operacionais como continuação natural

Sistemas operacionais como continuação natural

Compiladores e o caminho do código

Compiladores e o caminho do código

Sistemas embarcados e programação de baixo nível

Sistemas embarcados e programação de baixo nível

Computação de alto desempenho

Computação de alto desempenho

Trilha sugerida com livros, cursos e ferramentas

Trilha sugerida com livros, cursos e ferramentas

Como continuar praticando

Como continuar praticando

Quiz: O que estudar depois

Apêndice

Conclusão