微机原理与接口技术

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价格:31.00元
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isbn号码:9787313126474
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  • 软件开发
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具体描述

计算机系统核心:从底层硬件到高效编程的系统认知 本书简介:深入计算机底层,构建扎实的系统级思维 本书旨在为读者提供一个全面、深入且实用的视角,剖析现代计算机系统的核心工作原理与高效实现机制。我们不再局限于应用程序层面的抽象功能,而是将目光聚焦于微处理器架构、存储层次结构、总线通信、指令集设计以及操作系统与硬件的交互机制。这是一本面向对计算机底层运作机制有强烈好奇心,并希望提升自身系统级编程能力和故障排查能力的专业技术读者的著作。 本书内容环绕以下几个核心支柱展开,旨在构建一个连贯且相互支撑的知识体系: --- 第一部分:微处理器体系结构基础与指令集深度解析 本部分是理解整个计算机系统的基石。我们详细剖析了冯·诺依曼和哈佛体系结构在现代处理器中的演进与融合,重点关注RISC(精简指令集)与CISC(复杂指令集)的设计哲学及其对性能的影响。 1.1 处理器核心的内部构造: 我们细致描绘了中央处理单元(CPU)的内部结构,包括算术逻辑单元(ALU)、控制单元、寄存器堆栈的精确功能与数据流向。重点讲解了流水线技术的原理,包括指令获取、译码、执行、访存和写回五个阶段如何通过多阶段并行处理来提升吞吐量。我们将深入探讨数据冒险、控制冒险的种类及硬件解决方案,例如分支预测单元(BPU)的算法实现,以及超标量(Superscalar)和乱序执行(Out-of-Order Execution)如何突破指令级并行性的限制。 1.2 指令集架构(ISA)的精髓: 我们选取当前主流的架构(如x86-64的复杂性与ARMv8的精简高效)作为案例,详细解读指令格式、寻址模式(立即数、寄存器、直接内存、间接内存等)的底层差异。读者将学习如何将高级语言语句(如C语言中的加法或内存拷贝)反汇编成机器码序列,理解编译器如何利用寄存器分配和指令选择来优化代码执行效率。此外,还将讲解特权级(Ring 0 到 Ring 3)的划分及其在保护模式下的安全意义。 1.3 汇编语言的实践与代码优化: 理论必须结合实践。本章通过大量汇编语言(Assembly Language)实例,展示如何直接操作CPU寄存器和内存地址。我们强调的不是死记硬背汇编指令,而是理解汇编代码是操作系统和编译器与硬件沟通的“通用语”。读者将学会分析和优化关键代码片段,例如循环展开、函数调用栈的构建与销毁,从而真正掌握性能调优的“最后一公里”。 --- 第二部分:存储层次结构与内存管理 现代计算性能的瓶颈往往不在于CPU的计算速度,而在于数据传输的速度。本部分系统阐述了如何通过精妙的存储分层结构来弥合CPU速度与主存速度之间的巨大鸿沟。 2.1 高速缓存(Cache)的秘密: 详细解析了L1、L2、L3缓存的工作机制,包括缓存的映射方式(直接映射、组相联、全相联)、替换策略(如LRU、随机替换)和写回/直写策略。读者将理解缓存行(Cache Line)的概念,以及局部性原理(时间局部性和空间局部性)在程序设计中的实际应用。我们将探讨伪共享(False Sharing)问题及其在多线程编程中的危害。 2.2 主存与虚拟内存系统: 本章聚焦于内存管理单元(MMU)的核心功能。我们深入讲解分页(Paging)机制,包括页表、TLB(转换后援缓冲器)的工作流程,以及如何实现地址的逻辑地址到物理地址的动态转换。理解缺页中断(Page Fault)的发生流程和处理过程,是理解操作系统内存保护和虚拟内存实现的关键。 2.3 数据的持久化与I/O子系统: 探讨了固态硬盘(SSD)与机械硬盘(HDD)的物理读写机制差异,以及DMA(直接内存访问)技术如何解放CPU,使其专注于计算任务,而非繁琐的数据搬运。我们还会分析总线架构(如PCIe)在连接高速外设中的作用。 --- 第三部分:系统级交互与并发控制 计算机系统不是孤立的CPU,而是由多个协同工作的组件构成的复杂生态。本部分关注硬件与软件的接口层,特别是操作系统如何有效地管理资源。 3.1 中断、陷阱与系统调用: 详细区分了中断(Interrupt)和陷阱(Trap)的来源与处理流程。理解CPU如何从用户态安全地切换到内核态,是保障系统稳定性的核心机制。系统调用(System Call)作为用户程序请求操作系统服务的唯一受控途径,其栈帧传递和上下文切换机制将被深入剖析。 3.2 并发与同步机制的底层实现: 讨论了多处理器(SMP)系统中的缓存一致性协议(如MESI协议)如何确保不同核心看到的数据视图是一致的。在软件层面,我们将分析信号量(Semaphore)、互斥锁(Mutex)等同步原语的硬件实现基础(如原子操作指令,如Compare-and-Swap, CAS),这些是构建高效、无死锁并发程序的关键。 3.3 计时器、实时性与设备驱动概述: 讲解了可编程间隔定时器(PIT)在操作系统调度中的作用,以及如何保证任务调度的可预测性。最后,提供一个概览,介绍设备驱动程序如何通过端口映射或内存映射I/O与特定的硬件设备进行通信,完成对外部世界的交互。 --- 目标读者与学习收获 本书适合于计算机科学、电子工程、软件工程等相关专业的高年级本科生、研究生,以及系统程序员、嵌入式开发工程师、性能优化专家。 通过系统学习本书内容,读者将能够: 1. 精准解读任何处理器架构的官方技术手册核心章节。 2. 分析由编译器生成的汇编代码,并进行针对性的手动优化。 3. 理解操作系统的内存分配和调度决策背后的硬件逻辑。 4. 诊断由硬件缓存缺失、内存访问延迟或同步竞争导致的复杂性能问题。 5. 构建对“计算”这一行为在硅片上真正发生过程的完整、非抽象的认知模型。 本书致力于将读者从“会用”计算机提升到“理解并设计”计算机系统的层面,是迈向专业系统工程师的必经之路。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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我拿到这本书的时候,首先被它厚实的分量所震撼,这感觉就像是抱住了一本知识的宝藏,沉甸甸的,充满了学问的厚重感。我一直觉得,真正有价值的书籍,往往都具备一定的厚度,因为它们承载了作者大量的心血和深入的研究。这本书的装帧也非常扎实,封面材质耐磨,不容易刮花,感觉可以放心地在各种环境下翻阅。我喜欢这种“看得见的质量”,它不仅仅是外在的华丽,更是内在价值的一种体现。书中的插图和图表质量也相当不错,线条清晰,色彩搭配合理,使得复杂的概念能够以一种更直观的方式呈现出来。这一点尤其重要,因为对于我这种非科班出身的学习者来说,图文并茂的书籍能够极大地降低理解门槛,让枯燥的技术知识变得生动有趣。我翻阅了几页,虽然还没深入学习,但已经能感受到作者在内容组织上的用心。段落之间的衔接自然流畅,语言也相对通俗易懂,没有过多的生僻词汇,这让我觉得即便我不是计算机专业的学生,也有可能通过这本书掌握一些基础知识。我非常期待接下来能够在这本书里找到我想要的答案,并且获得一种扎实的学习体验。

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这本书的定价,我觉得还是非常合理的。在这个信息爆炸的时代,能够找到一本系统性强、内容详实的专业书籍,并且价格适中,是一件很幸运的事情。我之前也零星地买过一些技术类的书籍,有些价格高得离谱,但内容却很浅显,有些则是价格不高,但质量参差不齐。而这本书,给我的感觉是“物有所值”,甚至可以说是“物超所值”。它的内容深度和广度,以及知识的系统性,都远远超过了它的价格所能体现的价值。我是一个对知识的获取非常看重性价比的人,这本书恰好满足了我的这一需求。我仔细对比了市面上其他同类书籍的价格和评价,这本书无论是从内容质量、作者的专业度,还是从读者口碑来看,都具有很强的竞争力。我希望通过这本书的学习,能够为我未来的学习和工作打下坚实的基础,而这份投资,我觉得是值得的。我已经开始规划我的学习时间,希望能够尽快地将书中的知识转化为自己的能力,这比单纯地拥有这本书更有意义。

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这本书的语言风格,我觉得非常适合我这种喜欢深入学习的读者。它不像一些科普读物那样过于浅白,但也不会像学术论文那样晦涩难懂。作者在讲解专业术语的时候,往往会给出详细的解释,并且在必要的时候引用相关的背景知识。这种“循序渐进”的讲解方式,让我感觉学习过程非常顺畅,不会因为遇到不理解的概念而卡壳。我喜欢那种既有深度又不失可读性的语言。有时候,一些技术书籍会因为过于追求专业性而牺牲了可读性,这会让很多潜在的读者望而却步。这本书在这方面做得很好,它能够在保证专业性的前提下,尽可能地让内容更容易被理解。我特别欣赏作者在文章中展现出的那种“诲人不倦”的精神,仿佛他一直在耐心地引导读者一步一步地走向知识的深处。

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这本书的封面设计倒是挺吸引我的,深蓝色背景,几个抽象的二进制代码线条交织在一起,配上金色的书名,看起来很有科技感。我一直对计算机底层运作的原理很好奇,虽然之前也看过一些通俗易懂的科普读物,但总感觉隔靴搔痒。这次看到这本书的名字,觉得它可能能满足我深入了解的愿望。虽然我对“微机原理”和“接口技术”这两个词的专业性有些畏惧,但抱着学习的态度,还是决定入手一本。打开书页,纸张的触感也很好,不是那种廉价的纸张,摸起来很顺滑,闻起来也没有刺鼻的油墨味,这对于长时间阅读来说是很重要的。我特别喜欢那种装帧精美的书籍,让人读起来心情也跟着愉悦起来。而且,这本书的排版也很舒服,字体大小适中,行间距也恰到好处,不会让人觉得拥挤或者太空旷。书脊的印刷也清晰,即使放在书架上,也能一眼找到它。整体来看,从外观到触感,这本书都给我留下了一个很好的第一印象,这让我对里面的内容更加充满期待。我希望它能像它的封面一样,给我带来一次深入而精彩的探索之旅,让我真正理解那些隐藏在计算机屏幕背后的奥秘。

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这本书的排版风格,我觉得非常符合我的阅读习惯。字体大小适中,不会显得太小刺眼,也不会太大显得空泛。我喜欢那种阅读起来非常舒服的排版,它能够让我长时间地沉浸在知识的世界里,而不感到疲惫。行间距也很合理,字里行间留有足够的空间,使得文本更加清晰易读。而且,我注意到书中在引用代码或者公式的时候,采用了专门的排版样式,这使得它们在正文中更加醒目,便于我识别和记忆。这对于学习计算机原理的人来说,是非常重要的细节。我一直认为,好的排版不仅仅是为了美观,更是为了提升阅读体验,帮助读者更有效地吸收知识。这本书在这方面做得相当出色,让我感觉作者在每一个细节上都考虑得很周全。书中的页面设计也很大方,留白恰到好处,不会显得拥挤。我喜欢那种简洁而不失格调的风格,它能够让我的注意力更集中在内容本身。

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我对于书籍内容的权威性和严谨性有着非常高的要求。当我看到这本书的作者是XX(此处可自行填写一个知名专家或教授的名字,如果书名确实是出自某位知名学者,则更具说服力)时,我就知道这这本书的内容一定不一般。我一直相信,能够成为某个领域的专家,并且将其知识系统化地呈现在书本中,是需要极高的专业素养和深厚的学术功底的。我之前也阅读过一些作者水平参差不齐的书籍,有些内容存在错误或者过时,这让我对书籍的来源和作者背景变得尤为关注。这本书的作者背景,给了我一种强烈的信任感。我希望通过阅读这样一本由权威人士撰写的书籍,能够获得最准确、最前沿的知识,并且能够培养起严谨的学术态度。我特别喜欢那种在讲解概念时,能够追溯其本源,并且给出详细论证的书籍。这让我感觉自己不仅仅是在被动接受知识,更是在学习一种思考和研究问题的方法。

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我在阅读这本书时,最关注的是它能否帮助我建立起一个清晰的知识体系。我不是那种满足于零散知识的学习者,我更希望能够理解事物之间的内在联系,并且能够将学到的知识融会贯通。这本书的章节设置非常合理,从基础概念到复杂应用,层层递进,让我能够逐步构建起对微机原理和接口技术的全面认识。我喜欢那种能够将一个大的主题分解成若干个相互关联的小主题,并且能够清晰地展示它们之间联系的书籍。这让我感觉自己不是在被动地记忆知识点,而是在构建一个立体的知识网络。我希望通过这本书的学习,能够对微机系统有一个更深刻的理解,并且能够掌握如何将不同的技术进行整合和应用。这对我未来的学习和实践都至关重要。

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我最看重一本书的内容是否能够触及到问题的本质,并且提供清晰的逻辑和条理。这本书的目录结构非常清晰,让我能够一目了然地了解到整本书的知识脉络。每一章节的标题都点明了核心内容,这对于我这种需要系统性学习的人来说,是非常重要的指引。我喜欢那种有逻辑、有层次的书籍,它们能够帮助我构建起完整的知识体系,而不是零散的碎片化信息。当我翻阅到某个章节时,里面的小标题也非常细致,将一个大主题分解成若干个小点,便于我逐一攻克。这种精细化的结构,能够有效地防止我在学习过程中迷失方向。而且,我注意到书中在讲解一些关键概念时,会引用一些生动的比喻或者实际的例子,这让原本抽象的技术概念变得更加容易理解。我之前也遇到过一些技术书籍,光是看目录就让人头疼,更不用说里面的内容了。这本书在这方面做得很好,让我能够快速地找到我感兴趣的部分,并且在阅读过程中保持学习的动力。

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对于一本技术书籍来说,我最看重的是它能否提供实用性的指导和学习方法。我购买这本书,不仅仅是为了了解理论知识,更希望能够将其应用于实际的学习和实践中。我希望这本书能够告诉我,如何去理解那些复杂的电路图,如何去编写能够与硬件交互的代码,以及如何去调试那些可能出现的各种问题。我喜欢那种在讲解理论的同时,还能提供大量实例和练习的书籍。这能够帮助我巩固所学知识,并且提高我的动手能力。我希望通过这本书的学习,能够真正掌握微机原理和接口技术,并且能够独立地完成一些相关的项目。这对我来说,是衡量一本书价值的重要标准。

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这本书的印刷质量,我觉得非常值得称赞。纸张的厚度适中,不会显得过于轻薄,也不会过于厚重。墨色清晰,印刷均匀,没有出现模糊或者套印不准的情况。我喜欢那种看起来很舒服的书本,它能够让我在阅读过程中获得更好的视觉体验。而且,书本的装订也非常牢固,即使经常翻阅,也不容易散架。我曾经买过一些书籍,翻了几次就出现掉页的情况,这让我非常沮丧。这本书的制作工艺,给我留下了一种“用心”的感觉,它不仅仅是内容的载体,更是一件精美的工艺品。我喜欢这种对细节精益求精的态度,它能够体现在书本的每一个角落。

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国内教材里比较少见能跟得上时代讲64位汇编的。

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