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出版者:中國水利水電齣版社

作者:楊立

出品人:

頁數:310

译者:

出版時間:2004-7

價格:26.00元

裝幀:平裝(無盤)

isbn號碼:9787508412863

叢書系列:

圖書標籤:

• 微型計算機原理
• 匯編語言
• 程序設計
• 計算機基礎
• 微機原理
• 匯編語言程序設計
• 計算機組成原理
• 8086
• 微處理器
• 計算機科學

計算機係統結構與底層軟件開發 本書聚焦於現代計算機係統的底層運行機製、硬件與軟件的交互，以及麵嚮底層的高效編程技術。 它旨在為讀者構建一個紮實、深入的計算機科學基礎，超越應用層麵的抽象，直抵係統運行的內核。 本書的結構設計遵循從宏觀架構到微觀實現的邏輯路徑，係統地闡述瞭現代處理器、存儲器和I/O設備如何協同工作，以及操作係統和編譯器如何利用這些硬件特性來調度和執行程序。 第一部分：計算機係統基礎與硬件架構 本部分將深入剖析計算機係統的物理和邏輯基礎，這是理解任何高級軟件設計的前提。 第一章：信息錶示與數字邏輯基礎 本章將復習和深化二進製、補碼、浮點數（IEEE 754標準）的精確錶示及其在計算機中的運算規則。重點探討信息的存儲效率、精度損失與溢齣處理。隨後，將介紹構成CPU核心的組閤邏輯電路和時序邏輯電路的基本構建塊——門電路、加法器、多路選擇器和觸發器。通過這些基礎單元，讀者將理解如何從物理層麵構造齣執行算術和邏輯運算的最小單元。 第二章：中央處理器（CPU）的結構與工作原理 本章詳細解析瞭現代處理器的核心組件：算術邏輯單元（ALU）、控製單元（CU）和寄存器組。我們將深入探討指令集架構（ISA）的概念，對比RISC與CISC的設計哲學及其對程序執行的影響。核心內容是指令的取指-譯碼-執行-訪存-寫迴五個階段的流水綫技術。詳細分析指令級並行（ILP）的實現，包括數據前遞（Bypassing/Forwarding）、分支預測機製（如兩級預測器）和超標量處理器的基本工作方式。讀者將學習到如何通過理解流水綫衝突來優化代碼性能。 第三章：存儲器層次結構與性能優化 存儲器係統是決定計算機整體性能的關鍵瓶頸。本章係統地闡述瞭存儲器層次結構——寄存器、高速緩存（Cache）、主存（DRAM）和輔助存儲器（SSD/HDD）之間的性能與容量權衡。重點分析瞭SRAM和DRAM的工作原理，以及Cache的工作機製：塊的放置策略（直接映射、組相聯、全相聯）、替換策略（LRU、隨機）和寫迴/寫穿策略。本章將教授如何利用局部性原理（時間局部性和空間局部性）來設計數據結構和算法，以最大限度地提高Cache命中率，從而有效降低平均訪存時間。 第四章：總綫、I/O係統與中斷機製 本章關注係統內各組件間的數據傳輸。介紹係統總綫的結構、仲裁機製和傳輸協議。深入探討中斷（Interrupt）和異常（Exception）的工作流程，這是實現多任務和快速設備響應的基礎。分析DMA（直接內存訪問）如何允許I/O設備繞過CPU進行數據傳輸，以及同步與異步I/O操作的實現方式。 第二部分：底層軟件開發與係統編程 本部分將連接硬件與高級語言，側重於編譯器、鏈接器如何將源代碼轉化為可執行的機器代碼，以及操作係統如何管理這些代碼的運行。 第五章：匯編語言編程實踐與指令集分析 本章將選擇主流的架構（如x86-64或ARMv8）作為實例，係統講解匯編語言的語法、尋址模式和核心指令集。內容包括數據傳輸、算術邏輯運算、控製流指令（跳轉、循環、函數調用）。重點強調棧幀的組織和函數調用約定（Calling Conventions），這是理解高級語言函數調用的關鍵。通過大量的編程練習，讀者將學會直接操作寄存器和內存地址，編寫齣執行效率極高的代碼片段。 第六章：編譯器、鏈接器與目標代碼生成 本章探討源代碼到可執行文件的完整轉換過程。概述編譯器的前端（詞法分析、語法分析、語義分析）和後端（中間代碼生成、優化、目標代碼生成）。詳細分析鏈接器的作用：靜態鏈接與動態鏈接。讀者將學習目標文件格式（如ELF或PE），理解代碼段、數據段、符號錶和重定位錶的內容，並掌握如何解決外部引用和符號衝突。 第七章：內存管理與虛擬化 本章深入操作係統對內存的管理機製。解析虛擬地址空間的概念，重點介紹分頁（Paging）和分段（Segmentation）機製。詳細闡述TLB（轉換後援緩衝器）在虛擬地址到物理地址轉換中的作用及其性能影響。講解內存保護、地址空間隔離的實現原理，以及內存映射文件（mmap）在進程間通信中的應用。 第八章：進程、綫程與並發控製 本章從係統調用的層麵理解進程（Process）和綫程（Thread）的生命周期管理。分析內核如何通過上下文切換（Context Switching）實現多任務並發。重點剖析並發編程中的挑戰：競態條件（Race Conditions）和死鎖（Deadlock）。詳細介紹同步原語的實現，包括互斥鎖（Mutexes）、信號量（Semaphores）和條件變量（Condition Variables），並討論無鎖（Lock-free）數據結構的初步概念。 第九章：高效I/O與文件係統 本章側重於程序如何與持久化存儲交互。解析文件係統的組織結構，如超級塊、i節點（inode）和數據塊。對比不同的I/O模型：阻塞I/O、非阻塞I/O、多路復用I/O（select/poll/epoll）。討論I/O性能調優的關鍵點，包括緩衝機製、同步寫入與異步寫入的選擇，以及確保數據持久性的操作順序。 本書旨在培養讀者構建和調試復雜係統軟件的能力，使他們能夠深刻理解程序執行背後的物理和邏輯層麵的每一層抽象，從而在係統優化、性能瓶頸分析及底層驅動開發等領域具備堅實的基礎和獨到的見解。

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坦率地說，這本書的難度對於零基礎的讀者來說可能略有挑戰，但對於有一定C語言或類似高級語言基礎的人來說，它簡直就是一座寶庫。我尤其欣賞作者對指令集效率和代碼優化的討論。書中對比瞭不同尋址方式下代碼執行效率的差異，並用匯編語言的視角解釋瞭為什麼編譯器傾嚮於生成某些特定的代碼結構。這種深層次的剖析，讓我對“程序性能優化”有瞭全新的理解，明白瞭在某些對速度要求苛刻的場景下，匯編語言依然不可替代。此外，書中對8086/8088架構的深入講解，即使在今天看來，依然是理解現代CPU設計思想的基石。作者的論述邏輯嚴密，行文穩健，沒有絲毫浮誇的描述，完全是以一種嚴謹的工程態度來編寫教材。每一次翻閱，都能發現新的細節和更深層的關聯性。

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我是一個自學的愛好者，之前嘗試過幾本匯編教材，但總是因為對硬件原理理解不夠深入而卡殼。這本書的獨到之處在於，它沒有將軟硬件割裂開來，而是將微機原理和匯編編程緊密結閤。書的後半部分關於存儲器的組織和I/O接口技術的講解，尤其讓我受益匪淺。作者用非常詳盡的筆墨描述瞭中斷嚮量錶的建立過程以及不同類型外設的數據傳輸方式，這對於理解操作係統如何與硬件交互至關重要。更難能可貴的是，書中穿插瞭大量的實驗指導和調試技巧，讓我可以立刻將學到的知識應用到實際操作中。我按照書中的步驟，成功地在虛擬機環境中調試瞭一個簡單的鍵盤輸入程序，看著屏幕上字符的齣現，那種成就感是看再多高級語言的“Hello World”都無法比擬的。這本書的實踐性極強，它提供的不僅僅是知識，更是一種解決底層問題的思維模式。

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這本書的排版和圖示設計簡直是業內典範。在講解復雜的時序圖和硬件連接圖時，插圖清晰、標注精確，極大地減輕瞭我的閱讀負擔。我曾被其他教材中那些密密麻麻、難以辨認的電路圖搞得焦頭爛額，但在這本書裏，每一個引腳的定義、每一個信號的上升沿和下降沿，都一目瞭然。在匯編語言的章節中，作者巧妙地運用瞭錶格來對比不同指令的功能和操作數格式，使得記憶和查閱都變得異常高效。它不僅僅是一本理論書籍，更像是一本高質量的參考手冊。我甚至會將它放在手邊，作為我進行底層代碼編寫時的標準工具書。對於那些希望從事嵌入式開發或係統底層維護工作的讀者來說，這本書的實用價值是無可估量的。

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這本《微型計算機原理與匯編語言程序設計》真是為我打開瞭一扇全新的大門。作為一名計算機科學專業的初學者，我對底層的硬件結構和最基礎的編程語言一直抱有濃厚的興趣，但又感到無從下手。這本書的結構非常清晰，從最基本的邏輯門電路講起，循序漸進地深入到CPU的內部架構、內存管理和總綫通信。我特彆欣賞作者在講解復雜的指令集時，總是能結閤實際的例子進行剖析，讓原本枯燥的理論變得生動起來。比如，在介紹寄存器尋址和間接尋址的區彆時，作者不僅給齣瞭代碼示例，還配有詳細的時序圖解，這對於理解程序執行的微觀過程至關重要。匯編語言部分的內容也十分紮實，從基礎的MOV、ADD指令，到復雜的子程序調用和中斷處理，作者都講解得深入淺齣。讀完前幾章，我感覺自己對計算機“黑箱”內部的運作原理有瞭更直觀的認識，不再滿足於停留在高級語言的層麵。這本書的深度足以滿足專業學習的需求，但語言的組織又足夠友好，非常適閤希望打下堅實基礎的讀者。

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閱讀完這本書後，我最大的感受是獲得瞭“掌控感”。在學習匯編語言之前，我總覺得計算機是個神秘的盒子，我隻能通過高級語言的API去“請求”它工作。而現在，我可以直接與CPU對話，精確地控製數據的移動和運算的發生。書中對於保護模式和實模式的過渡講解，雖然涉及一些曆史背景，但它清晰地勾勒齣瞭操作係統從簡單到復雜的演進路徑，這極大地拓寬瞭我的知識視野。作者在處理一些曆史遺留問題，比如段寄存器的使用，也給齣瞭非常中肯的評價和實用的解決方案。這本書的價值在於，它不僅教授瞭“如何做”，更重要的是解釋瞭“為什麼這樣做”，這種對原理的透徹理解，是任何速成教程都無法提供的深度體驗。我強烈推薦給所有想真正成為“計算機專傢”，而非僅僅是“應用軟件工程師”的朋友們。

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