80x86汇编语言程序设计

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出版者:人民邮电出版社
作者:王成耀
出品人:
页数:307
译者:
出版时间:2002-2
价格:26.0
装帧:平装
isbn号码:9787115093776
丛书系列:
图书标签:
  • 计算机
  • 编程
  • 大学课本
  • assembly
  • 汇编语言
  • 8086
  • 程序设计
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  • 微处理器
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具体描述

现代计算机体系结构与高性能编程实践 本书聚焦于当代复杂计算环境下的底层原理、高效编程范式以及前沿系统设计。它旨在为希望深入理解现代处理器如何协同工作,并掌握将算法性能推向极限的专业人士和资深开发者提供一套全面的理论框架与实战指南。 --- 第一部分:超越摩尔定律的硬件底层透视 本部分将彻底解构现代微处理器(如Intel/AMD的x86-64架构的最新变种,以及ARMv8/v9架构)的内部工作机制,超越传统的冯·诺依曼模型限制,深入探讨如何榨取每一个时钟周期的潜力。 第一章:深度解析乱序执行引擎与微架构 本章将详尽分析现代高性能CPU的核心——乱序执行单元(Out-of-Order Execution Engine)。我们将探讨指令的发射(Issue)、重排序缓冲区(Reorder Buffer, ROB)的工作流程、寄存器重命名(Register Renaming)如何消除WAW/WAR依赖,以及内存访问的推测执行(Speculative Execution)。重点讨论性能瓶颈:分支预测器的准确性、缓存未命中对流水线的影响,以及如何通过查看硬件性能计数器(Performance Monitoring Unit, PMU)来诊断微架构层面的性能损失。 第二章:内存层级结构与数据访问延迟优化 理解内存墙是高性能编程的关键。本章深入剖析多级缓存(L1/L2/L3)的组织结构、替换策略(如LRU的近似实现)以及缓存一致性协议(如MESI/MOESI)。我们将详细阐述如何设计数据结构和算法,以最大化缓存命中率,并讨论非均匀内存访问架构(NUMA)下跨CPU插槽的数据迁移成本,以及如何使用特定指令(如`PREFETCH`)来预取数据,有效掩盖内存延迟。 第三章:向量化指令集:SIMD并行处理的艺术 向量处理单元(Vector Processing Units, VPU)是现代计算的基石。本章聚焦于高级SIMD扩展,包括AVX-512(探讨其执行单元的异构性与功耗管理)、ARM的SVE(可伸缩向量扩展)。我们将详细讲解数据打包(Packing)、解包(Unpacking)、数据混排(Shuffling)操作的底层实现,并提供大量针对图像处理、信号分析和线性代数运算的C/C++内在函数(Intrinsics)实战案例,指导读者如何将标量代码自动或手动向量化,实现数据并行计算的巨大加速。 --- 第二部分:系统级编程与并发模型 本部分将视角提升至操作系统与多核环境,关注如何安全、高效地管理共享资源和组织并行任务。 第四章:现代多线程编程模型与同步原语的性能考量 本章对比分析了各种并发模型,如OpenMP、TBB(Threading Building Blocks)以及基于Futures/Promises的异步模型。重点剖析同步机制的开销:原子操作(Atomic Operations)、锁(Spinlocks, Mutexes)的底层实现,以及伪共享(False Sharing)问题如何通过内存对齐和填充(Padding)来规避。我们将通过实际案例展示无锁数据结构(Lock-Free Data Structures)的设计原理,如基于CAS(Compare-and-Swap)的循环等待机制。 第五章:操作系统调度器与上下文切换的成本分析 深入探讨Linux/Windows内核中调度器的核心算法(如CFS),理解进程/线程优先级、时间片分配对应用程序性能的影响。重点讨论上下文切换(Context Switch)的实际成本,包括TLB(Translation Lookaside Buffer)的失效与刷新。本章将教授如何使用系统调用和工具来绑定线程到特定的CPU核心(CPU Affinity),以最小化缓存污染和跨核通信延迟。 第六章:虚拟化、容器与性能隔离 随着云计算的普及,理解硬件虚拟化层至关重要。本章讲解硬件辅助虚拟化(VT-x/AMD-V)如何实现高效的Guest/Host交互,以及I/O虚拟化(如SR-IOV)对高性能计算的影响。此外,我们将探讨容器技术(如Docker/Kubernetes)中的资源限制(Cgroups)如何影响应用程序的实际性能表现,以及如何避免容器化带来的“隐性”性能惩罚。 --- 第三部分:高性能计算(HPC)中的优化范式 本部分是面向实际应用场景的解决方案,侧重于如何将理论知识转化为大规模、高吞吐量的解决方案。 第七章:函数调用约定与栈帧的精细控制 理解编译器生成的机器码,需要对平台特定的函数调用约定(如System V ABI或Microsoft x64 Calling Convention)有深刻认识。本章细致解析参数传递机制、栈帧的构建与销毁,以及如何通过函数内联(Inlining)和尾递归优化来减少函数调用开销。我们将展示如何利用编译器优化标志(Flags)与内联汇编的精确控制,实现对关键热点代码的极致优化。 第八章:内存分配器与碎片化管理 标准库的内存分配器(如`malloc`/`free`)在并发和碎片化场景下往往效率低下。本章对比分析了jemalloc、tcmalloc等高性能分配器的工作原理,如内存池(Pools)、大小类分配(Size Classes)以及线程缓存。我们将指导读者评估现有分配器的性能瓶颈,并在特定应用(如频繁创建短生命周期对象)中选择或定制更合适的内存管理策略。 第九章:混合精度计算与低精度加速 随着AI和深度学习的兴起,处理器的精度特性成为性能优化点。本章介绍如何利用CPU内部的矩阵运算单元(如AVX-512 VNNI或FMA指令集)进行混合精度运算。探讨FP16(半精度)和INT8(8位整数)在不显著牺牲结果精度的前提下,如何通过数据压缩和更密集的寄存器使用来大幅提升吞吐量和能效比,这是面向未来异构计算的必备技能。 --- 总结与展望 本书的最终目标是培养出能够从底层硬件特性出发,系统性地分析、诊断和重构复杂软件系统的能力。它将连接操作系统、编译器和应用程序之间的桥梁,使读者能够熟练运用现代CPU提供的全部计算能力,构建出真正具有竞争力的、面向未来的高性能软件。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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对于我这样一个对计算机底层原理充满好奇的人来说,这本书简直是“及时雨”。它并没有止步于指令的介绍,而是深入到了指令的执行过程,甚至CPU的时序。作者用生动的语言和精妙的比喻,将那些抽象的概念解释得清晰易懂。比如,在讲解指令流水线时,他将CPU比作一个工厂,而指令则是流水线上的产品,这样就很容易理解指令重排、数据冒险等概念。他还用图示的方式,清晰地展示了指令在CPU内部的各个阶段,这让我对CPU的工作流程有了更加直观的认识。我还发现书中对调试技术也有很深入的探讨,作者分享了许多实用的调试技巧,比如如何使用断点、单步执行、观察寄存器和内存值等,这些技巧对于排查汇编语言程序中的bug至关重要。我还尝试着书中提供的一个小型的操作系统引导加载程序(bootloader)的例子,虽然代码量不大,但让我真实地感受到了汇编语言在启动计算机过程中的关键作用。我花了几天时间去理解和调试这个bootloader,最终成功地让它在虚拟机中运行,这种成就感是无法用言语形容的。这本书让我看到了汇编语言在计算机系统最底层的重要性,也激发了我进一步探索操作系统原理的兴趣。

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这本书简直就是一本汇编语言的“武林秘籍”,它没有直接告诉我“如何做”,而是让我真正理解“为什么这样做”。作者的写作风格非常独特,他不像其他教材那样直接罗列指令,而是通过一个个精心设计的场景,引导读者去探索汇编语言的强大之处。例如,在讲解循环结构时,他并没有直接给出`LOOP`指令,而是先让我尝试用跳转指令自己实现一个循环,然后逐步引出`LOOP`指令的优势,以及它在性能上的考量。这种“授人以渔”的方式让我受益匪浅。书中对输入输出(I/O)端口的讲解也让我印象深刻,我之前一直以为I/O只是一个黑盒子,这本书让我了解了如何通过汇编语言直接与硬件设备通信,比如如何控制显示器输出字符,如何从键盘读取输入,这让我感觉自己仿佛拥有了“与机器对话”的能力。尤其是关于BIOS中断调用(INT 21h等)的详细解释,我终于明白了这些看似神秘的数字背后隐藏的强大功能,以及它们是如何被高级语言调用的。我还记得有一章专门讲了汇编语言与C语言混合编程,作者用了一个实际的例子,让我看到了如何在C程序中嵌入汇编代码,以优化性能或访问底层硬件,这对于需要极致性能的嵌入式开发或者系统级编程来说,简直是福音。这本书让我不再畏惧汇编,反而对它产生了浓厚的兴趣,渴望去探索更多更底层的奥秘。

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阅读这本书的过程,就像是在探索一个未知的宇宙,充满了惊喜和挑战。作者以一种非常引人入胜的方式,将80x86汇编语言的奥秘展现在我们面前。他不仅仅是介绍指令,更是讲解了指令背后的设计理念和历史演变。我特别喜欢书中关于指令编码格式的讲解,它让我理解了为什么不同的指令会有不同的长度,以及CPU是如何解析这些指令的。他还介绍了不同寻址模式的优缺点,以及在何种情况下应该选择哪种寻址模式。我还发现书中对一些常用的系统调用(如DOS系统调用)进行了详细的介绍,这让我明白了为什么高级语言的程序能够与操作系统进行交互。我尝试着编写一些程序,直接调用DOS系统调用,来完成一些简单的文件操作,这个过程让我对操作系统的底层接口有了更直观的认识。此外,书中还对堆栈的原理进行了非常深入的讲解,它解释了堆栈是如何被用于函数调用、参数传递和局部变量的存储的。我尝试着去手动模拟堆栈操作,来理解函数调用的过程,这个过程让我对程序的执行流程有了更深刻的理解。这本书让我看到了汇编语言在计算机系统中的基础性作用,也激发了我对计算机体系结构和操作系统原理的进一步探索。

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这本书的讲解逻辑非常严谨,就像解开一个复杂的数学难题一样,每一步都有充分的理由和依据。我之前一直以为汇编语言是枯燥乏味的,但这本书完全颠覆了我的认知。作者用一种非常引人入胜的方式,将抽象的指令和概念具象化。比如,在讲解内存分段时,他用了一个非常形象的比喻,将内存比作一个巨大的仓库,而段和偏移量则是仓库的地址和货物在仓库内的具体位置,这样一来,那些复杂的段寄存器和偏移量的计算就变得容易理解了。而且,书中对于不同寻址模式的讲解也做得非常出色,从立即数寻址到寄存器间接寻址,再到基址变址寻址,每一种模式都配有清晰的图示和代码示例,让我能够直观地理解数据是如何被访问到的。我还特别喜欢书中关于函数调用约定(calling conventions)的论述,这对于理解程序的执行流程和数据传递至关重要。作者详细讲解了`PUSH`、`POP`、`CALL`、`RET`等指令在函数调用和返回过程中的作用,以及栈帧是如何构建和销毁的。此外,书中还涉及了宏的定义和使用,这让我体会到了汇编语言的灵活性和代码复用性。我尝试着自己编写一些宏来简化重复性的代码,效果非常好。这本书不仅仅是关于汇编指令的罗列,更是关于如何利用汇编语言去思考和解决问题的思维训练。

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这本书就像一个“瑞士军刀”,它不仅教会我汇编语言的各种“工具”,更重要的是教会我如何“使用”这些工具去解决实际问题。作者的教学方法非常注重实践,书中提供了大量的代码示例,这些示例不仅仅是简单的指令演示,而是包含了完整的程序结构和逻辑。我最喜欢的是书中关于输入输出(I/O)端口操作的讲解,它让我理解了如何通过汇编语言直接与硬件设备进行交互,比如如何控制LED灯闪烁,如何读取按键输入。我还尝试着编写一个简单的驱动程序,用来控制一个虚拟设备,这个过程让我深刻体会到了汇编语言在底层开发中的重要性。书中还对中断处理进行了非常详尽的介绍,它解释了硬件中断和软件中断的区别,以及CPU是如何响应中断的。我尝试着编写一个简单的中断服务程序,用来处理定时器中断,这让我对程序的并发执行和实时性有了更深的理解。此外,书中还涉及了汇编语言与高级语言的混合编程,这让我看到了如何在C语言中调用汇编函数,以及如何在汇编代码中调用C函数,这对于提高程序的性能和访问底层硬件非常有帮助。这本书让我对汇编语言的实际应用有了更全面的认识。

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这本书的知识密度非常大,每一页都充满了信息量,需要反复阅读和思考才能完全消化。作者在讲解过程中,并没有回避那些复杂的概念,而是迎难而上,用通俗易懂的方式将其呈现出来。我印象最深刻的是关于内存管理的那几章,作者详细介绍了实模式下的段式内存管理和保护模式下的段式和页式内存管理。他解释了为什么早期x86处理器只能访问1MB内存,以及后来的处理器是如何通过引入保护模式来突破这个限制的。他还讲解了虚拟内存的概念,以及操作系统是如何通过页表来管理内存的。这些内容对于理解现代操作系统是如何运行的,有着至关重要的作用。此外,书中还涉及了进程和线程的概念,以及汇编语言如何在这些抽象概念的底层实现。我尝试着阅读一些开源操作系统的汇编代码,结合书中的知识,感觉豁然开朗。我还发现书中对中断和异常的处理机制也有深入的讲解,这让我对程序的错误处理和系统稳定性有了更深的认识。总之,这本书是一本能够帮助读者构建完整底层知识体系的优秀教材。

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拿到这本书的那一刻,我以为会面对一本厚重的技术手册,但翻开之后,我被它的“亲切感”深深吸引了。作者没有采用那种高高在上的学术腔调,而是像一位经验丰富的老师,循循善诱地引导着读者。他会时不时地提醒我们一些容易出错的地方,或者提供一些非常实用的调试技巧。例如,在讲解堆栈溢出问题时,他不仅仅是告诉你堆栈溢出会发生什么,还会教你如何使用调试器(如DEBUG.EXE)来监视堆栈的变化,从而找到问题的根源。我还惊喜地发现,书中还涉及了一些关于代码优化的小技巧,比如如何利用指令流水线来提高程序执行效率,如何选择更快的指令来替代慢速的指令。这些内容对于追求极致性能的开发者来说,绝对是无价之宝。另外,书中还提供了一些非常有趣的“小项目”,比如编写一个简单的文本编辑器,或者一个简易的计算器。这些项目让我有机会将所学知识融会贯通,并在实践中巩固和提升。我尤其喜欢那个文本编辑器项目,我从头开始编写,遇到问题就回头查阅书中的相关章节,最终成功实现了一个基本可用的文本编辑器,这让我非常有成就感。这本书让我觉得汇编语言并不遥远,而是触手可及的。

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我之前学习过一些其他编程语言,但对底层硬件的理解一直比较模糊,直到我遇到这本书。作者的讲解方式非常独特,他总是从一个实际问题出发,然后逐步引出解决问题的汇编语言方案。例如,在讲解键盘输入时,他并没有直接给出读取键盘扫描码的指令,而是先介绍键盘的工作原理,然后一步步引导我们如何去读取端口,如何去解析扫描码。这种“问题驱动”的学习方式,让我能够更快地理解汇编语言的实际应用场景。书中还对内存模型进行了非常详细的介绍,包括实模式、保护模式下的内存管理,以及段式内存和页式内存的区别。这对于理解为什么不同的程序可以共享内存,以及操作系统是如何分配和管理内存的,有着非常重要的意义。我还特别欣赏书中关于异常处理的章节,它详细解释了除零、非法指令等异常是如何产生的,以及CPU如何通过中断向量表来处理这些异常。这让我对程序的健壮性和错误处理有了更深入的认识。我尝试着编写一些会产生异常的代码,然后观察调试器是如何捕获和处理这些异常的,这个过程让我学到了很多。这本书不仅仅是一本技术书籍,更是一本能够培养底层思维和问题解决能力的宝典。

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这本书的内容真的太丰富了,我花了整整一周的时间才大致浏览了一遍,感觉自己对80x86汇编语言的理解提升了一个全新的高度。作者在开篇就为我们构建了一个非常清晰的学习路径,从最基础的寄存器、内存访问,到指令集、寻址模式,再到复杂的堆栈操作、子程序调用,每一个知识点都讲得极其细致,而且不是那种干巴巴的理论堆砌,而是穿插了大量的代码示例,这些代码不仅可运行,而且注释详尽,解释了每一条指令的作用,甚至是它在CPU内部可能执行的微观步骤。我特别喜欢其中关于中断处理的那几章,作者用非常生动的比喻解释了中断的发生机制,以及操作系统如何响应中断,编写中断服务程序又是另一番天地,让我体会到了程序控制流程的精妙之处。此外,书中对段和页的概念也进行了深入的剖析,这在理解x86架构的内存管理方面至关重要。我尝试着书中提供的练习题,有些确实很有挑战性,但正是这种挑战让我更加深入地思考,并最终找到了解决方案,成就感爆棚。我还注意到书中提到了很多关于不同80x86处理器系列(比如8086、80286、80386)在指令集和寻址模式上的演进,这对于理解汇编语言的历史发展和兼容性非常有帮助。总而言之,这是一本既有广度又有深度的书籍,适合初学者入门,也适合有一定基础的读者深入研究。

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这是一本能够真正“点亮”你对底层开发兴趣的书籍。作者的功力深厚,对80x86架构的理解可谓是了如指掌。他对指令集的讲解非常系统,从数据传输指令到算术逻辑指令,再到控制转移指令,每个指令的用法、格式、时序都介绍得清清楚楚。我最喜欢的是关于算术逻辑指令的章节,它不仅仅是讲解了加减乘除,还深入到了位运算,以及如何利用这些基本指令构建更复杂的运算。例如,如何用位移指令实现乘除2的幂次方,如何用逻辑运算实现条件判断。书中还对一些常用函数的底层实现原理进行了剖析,比如字符串拷贝、内存复制等,这让我对高级语言的效率有了更深的理解。我还发现书中对浮点数运算也有一定的涉猎,虽然不是重点,但对于一些需要进行科学计算的场景,这些知识也非常有用。另外,书中提供的练习题质量很高,很多题目都涉及到对汇编语言底层机制的深刻理解,解答这些题目不仅能够锻炼编程能力,更能加深对计算机原理的认识。我花费了大量时间去攻克这些难题,虽然过程艰辛,但收获巨大。这本书让我看到了汇编语言在现代计算机系统中的重要地位,以及它在系统级编程和性能优化中的不可替代性。

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课本么,都那样。第一章和最后一章值的看看,不过还是讲的不够透彻

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课本么,都那样。第一章和最后一章值的看看,不过还是讲的不够透彻

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应该是这本。当时唯一当了课代表的一门课。事实上,上课我比谁都睡的欢实。

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课本么,都那样。第一章和最后一章值的看看,不过还是讲的不够透彻

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应该是这本。当时唯一当了课代表的一门课。事实上,上课我比谁都睡的欢实。

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