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出版者:北京工业大学出版社

作者:何福良

出品人:

页数:230

译者:

出版时间:2005-1

价格:21.00元

装帧:

isbn号码:9787563915231

丛书系列:

图书标签:

• 汇编语言
• 程序设计
• 计算机科学
• 底层编程
• x86
• MASM
• 汇编
• 编程入门
• 计算机基础
• 技术

图书简介：深入理解现代计算基石 导论：穿越比特的迷雾 本书旨在为读者提供一扇通往现代计算机底层运作原理的门户。我们深知，在众多高级编程语言的抽象层之下，潜藏着一个永恒而核心的领域——那就是指令集架构（ISA）及其直接体现的机器语言。本书将带领您系统地探索这一领域，摒弃对底层细节的恐惧，转而以一种工程实践的视角，揭示从软件指令到硬件执行的完整路径。 我们不再满足于仅仅调用函数或使用库，而是着眼于理解程序是如何被编译、链接，最终转化为处理器能够直接识别和执行的二进制代码流。这种深入理解，是任何想要在系统编程、嵌入式开发、高性能计算或操作系统内核开发领域取得卓越成就的工程师所不可或缺的基石。 第一部分：计算模型与基础架构解析 本部分将奠定我们理解汇编语言的理论基础。我们将从最基本的冯·诺依曼体系结构出发，详尽分析现代处理器的工作原理，包括流水线、缓存层次结构以及指令预取机制。 第三章：处理器内部的宇宙 我们将详细剖析一个典型的复杂指令集计算机（CISC）或精简指令集计算机（RISC）的内部结构。这包括通用寄存器组的用途、特殊功能寄存器（如程序计数器PC、标志寄存器FLAGS/STATUS）的精确定位及其在控制流中的作用。我们不只是罗列寄存器的名称，而是深入探讨它们如何协作，以最小化内存访问，最大化计算效率。特别地，我们将对比x86/x64架构与ARM架构在设计哲学上的差异，以及这些差异如何影响底层代码的编写和优化。 第四章：内存的组织与寻址的艺术 内存是程序的“工作台”。本章将系统阐述虚拟内存的概念，区分物理地址和逻辑地址的映射过程，并重点介绍操作系统如何通过分页机制管理和保护内存空间。在实践层面，我们将详细介绍各种寻址模式，包括立即数寻址、直接寻址、寄存器间接寻址，以及更为复杂的基址+变址+偏移量的组合寻址。理解这些寻址模式，是高效编写循环和数组操作代码的关键。 第五章：机器指令的语法与语义 指令集是硬件与软件沟通的唯一语言。本章将深入解析指令的格式，包括操作码（Opcode）、操作数（Operand）的编码方式。我们将逐一解构算术逻辑单元（ALU）操作、数据传输指令（如MOV, PUSH, POP）、控制流指令（如JMP, CALL, RET）的精确功能。对于条件跳转，我们将详细分析标志位（Zero, Carry, Sign, Overflow）是如何被算术操作设置和被条件分支指令读取的，这是实现if-else和循环结构的关键。 第二部分：实践操作与底层编程技巧 理论学习必须与实践相结合。本部分将侧重于使用真实的汇编语言（以特定架构为例）进行程序构建和调试。 第八章：过程调用与栈帧的构建 函数调用是程序结构化的核心。本章将详尽阐述函数调用约定（如cdecl, stdcall, fastcall）的规范。我们将一步一步地展示，当一个C/C++函数被调用时，在栈上究竟发生了什么：参数如何压栈，返回地址如何保存，局部变量如何分配空间（栈帧的建立与销毁），以及如何确保函数返回后系统状态的完整恢复。熟练掌握栈帧的布局，是理解递归、处理异常和编写编译器后端的基础。 第十章：系统调用接口与外部交互 应用程序并非孤立运行，它需要与操作系统内核进行交互以完成I/O操作、进程管理等任务。本章将聚焦于如何通过系统调用（Syscall）机制与操作系统通信。我们将解析特定操作系统的系统调用编号、参数传递方式（通过寄存器或栈），以及从内核返回的错误码处理机制。通过编写一个纯汇编的“Hello World”程序，并进一步扩展到文件操作，读者将亲身体验软件与操作系统之间的界限。 第十二章：优化：从代码到执行效率的飞跃 汇编语言的魅力之一在于其无与伦比的优化潜力。本章将探讨如何针对特定的硬件特性编写出更快的代码。我们将研究如何利用寄存器而非内存来最小化数据搬运，如何通过指令调度（Instruction Scheduling）来避免流水线停滞（Pipeline Stalls），以及如何有效利用SIMD（Single Instruction, Multiple Data）扩展指令集（如SSE/AVX）进行数据并行处理。我们将对比编译器生成的优化代码与手工优化的代码，揭示性能提升的真正来源。 第三部分：汇编语言的交叉应用与前沿展望 理解汇编不仅是为了重写C语言，更是为了理解和驾驭更复杂的计算环境。 第十四章：嵌入式系统与固件开发 在资源受限的微控制器环境中，汇编语言的重要性回归巅峰。本章将探讨在没有完整操作系统支持的环境下，如何使用汇编语言进行启动代码（Bootstrap Code）的编写，如何直接操作硬件寄存器来控制外设（如GPIO、定时器），以及如何实现实时性要求极高的中断服务程序（ISR）。我们将以一个实际的微控制器平台为例，演示从硬件复位到用户程序启动的完整流程。 第十六章：逆向工程与安全分析的视角 汇编语言是理解软件安全漏洞和进行恶意代码分析的基础工具。本章将从一个防御和攻击者的角度来审视汇编代码。我们将学习如何使用反汇编工具，将编译后的二进制文件还原成可读的指令序列。重点分析缓冲区溢出（Buffer Overflow）、栈破坏（Stack Smashing）等经典漏洞的汇编层面原理，并展示如何通过分析控制流转移指令来追踪程序的执行路径。 结语：构建完整的计算视野 本书的最终目标是培养读者一种“机器视角”的思维方式。掌握汇编语言，意味着您不再是高级语言特性的被动接受者，而是可以深入理解、诊断和重塑程序执行方式的掌控者。这种能力，将使您在面对任何新兴计算范式或性能瓶颈时，都能迅速定位问题的核心，并用最底层的语言给出最精妙的解决方案。我们希望，跟随本书的旅程，您能真正感受到计算艺术的严谨与美妙。

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我是在一个项目需要优化性能的契机下接触到这本书的。说实话，我原本对汇编有点“敬而远之”，总觉得那是上个时代的产物，现代编程语言的抽象层已经足够好了。但是，这本书中关于性能调优的章节，特别是关于如何编写高效循环和优化函数调用的部分，简直就是一本实战手册。作者没有过多地堆砌理论，而是直接给出了“这样做比那样做快多少”的直观对比。我记得书中有一个关于内存对齐和缓存友好的例子，我按照书中的思路修改了我项目中一个热点代码段的汇编实现，结果程序的执行效率立竿见影地提升了百分之十五以上。这种即时反馈带来的成就感是其他高级语言的学习体验无法比拟的。它让我重新审视了“代码效率”的真正含义，明白在某些极端场景下，我们必须卷回到最底层去争取那每一条时钟周期的价值。对于有经验的程序员来说，这本书更像是一本高级的性能调优秘籍，而不是入门教材。

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从纯粹的教学法角度来看，这本书的进度安排略显激进，对于零基础的读者来说，可能需要搭配其他更基础的编程语言（比如C语言）的知识背景才能更好地消化吸收。它假设读者已经对计算机的存储体系结构和基本逻辑门电路有一定的概念。我个人建议，第一次阅读时，不要急着去敲所有的示例代码，而是先跟着作者的思路走一遍流程，建立起对整个指令集架构的宏观认知。特别是关于宏和伪指令的部分，一开始可以先跳过，等理解了底层硬编码的逻辑后再回过头来看这些“语法糖”，那样效果会更好。这本书更像是一本“工具书”和“进阶参考书”的结合体，它的价值会随着你对计算机系统理解的深入而不断提升。它不是那种读完一遍就束之高阁的书，而是我未来在进行底层开发时一定会经常翻阅的案头工具。

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这本书的排版和图示质量，老实说，比我预期的要好很多。很多技术书籍在处理复杂的位操作和寄存器结构图时，经常搞得让人眼花缭乱，但这本书在这方面做得非常克制和精准。比如，当它描述一个复杂的数据结构在内存中的布局时，总能用简洁的ASCII字符画出清晰的框线和箭头指示，让人一眼就能定位到关键的偏移量和位域。我特别欣赏作者在每章末尾设置的“陷阱与陷阱口”环节，那些都是我在实际调试中踩过的坑，作者用过来人的身份把这些容易让人抓狂的小细节都提前点出来了。比如，调用约定（Calling Convention）中栈帧的维护细节，或者不同汇编器语法之间的细微差异，这些都是初学者最容易忽略但却最致命的地方。这本书的价值就在于，它不仅教你“怎么做”，更重要的是教你“为什么这么做会出问题”。

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这本书的封面设计倒是挺抓人眼球的，那种深蓝色的背景，配上银色的字体，给人一种专业又沉稳的感觉。我刚拿到手的时候，就忍不住翻了翻目录。哎呀，内容密度可真高，从最基础的寄存器、寻址方式讲起，一直深入到内存管理和中断处理，知识体系搭建得非常完整。特别是关于指令集的讲解部分，作者似乎花了不少心思，图文并茂地解释了每一条指令的执行流程，即便是初学者也能比较清晰地理解汇编语言那种“贴近硬件”的编程思维。不过，坦白说，初读时会觉得有些枯燥，毕竟这门语言本身就要求极高的耐心和细致度。我花了很长时间才适应那种直接与机器对话的感觉。但可以肯定的是，如果你是计算机科学专业的学生，或者正准备深入底层学习操作系统内核、嵌入式开发，这本书绝对是一个扎实的地基。它不像有些教程那样只停留在语法层面，而是真正带你进入了CPU的世界，那种醍醐灌顶的感觉，只有真正理解了硬件运行机制后才能体会到。

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作为一名对操作系统原理有强烈好奇心的爱好者，我发现这本书在讲解中断和异常处理那块内容时，简直是神来之笔。它没有使用那种冷冰冰的官方手册语言，而是像一位经验丰富的工程师在手把手教你如何“接管”CPU的控制权。书中对特权级（Ring Level）的解释非常到位，通过详细的流程图和代码片段，清晰地展示了用户程序如何向内核请求服务，以及系统如何在发生错误时优雅地“捕获”并处理异常。我以前看教科书时总觉得这段内容很抽象，但在书中配合具体的x86架构下的中断描述符表（IDT）的设置和上下文保存与恢复过程，一下子就变得具象化了。这不仅仅是学习一门编程语言，更像是获得了一张进入计算机“大脑”的地图。如果你想知道你的程序是怎么被操作系统调度、管理和保护的，这本书提供了最直接的观察窗口，绝对值得细细品味。

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