Assembler Language Programming for the IBM 370 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Benjamin-Cummings Pub Co

作者:Frank M. Carrano

出品人:

页数:528

译者:

出版时间:1988-9

价格:USD 44.95

装帧:Paperback

isbn号码:9780805318104

丛书系列:

图书标签:

• IBM 370
• 汇编语言
• 编程
• 计算机科学
• 历史
• 技术
• 操作系统
• 硬件
• 教学
• 经典教材

《系统编程与现代计算架构解析》 本书导读：深入理解底层逻辑与高性能计算的桥梁 在当今的软件开发领域，我们越来越依赖高级语言的抽象与便利。然而，要真正掌握计算机科学的精髓，实现对系统性能的极致调控，对底层硬件和系统软件交互机制的深刻理解是不可或缺的。本书《系统编程与现代计算架构解析》正是为那些渴望超越应用层、深入探究计算核心奥秘的工程师、研究人员和资深学生所量身打造的深度技术专著。 本书并非聚焦于某一特定、遗留的指令集架构，而是致力于构建一个关于现代高性能计算系统（如x86-64、ARMv8等主流架构）与操作系统内核交互的全面知识体系。我们旨在提供一个关于“现代计算的物理基础如何支撑上层软件的运行”的系统性框架。 第一部分：现代处理器架构深度剖析 (The Anatomy of Modern Processors) 本部分将带领读者穿越现代CPU设计的复杂迷宫，重点关注那些直接影响软件性能的关键微架构特征。 第一章：从冯·诺依曼到乱序执行 我们将回顾计算模型的发展历程，重点剖析现代流水线处理器（Pipelined Processors）的工作原理。详细探讨指令预取、分支预测单元（Branch Predictor Units）的复杂算法（如Gshare, TAGE），以及它们如何通过预测来掩盖延迟。随后，深入解析乱序执行（Out-of-Order Execution, OoOE）的核心机制——保留站（Reservation Stations）、重排序缓冲（Reorder Buffer, ROB）和寄存器重命名（Register Renaming）。我们不仅描述这些组件的结构，更重要的是，阐述软件如何通过代码重排和内存访问模式的优化，有效地“喂饱”这些复杂的硬件结构。 第二章：缓存层级与内存一致性模型 理解现代系统的性能瓶颈，必须透彻理解内存层次结构。本章详细阐述L1、L2、L3缓存的组织结构（集束、路数、容量），以及它们对数据访问延迟的巨大影响。我们将用大量实例分析“缓存未命中”的成本，并引入软件层面的优化技巧，例如数据结构的空间局部性（Spatial Locality）和时间局部性（Temporal Locality）的实践应用。此外，我们将详细介绍多核处理器中的内存一致性模型（Memory Consistency Models），如x86的弱一致性模型，以及程序员如何利用内存屏障（Fences/Barriers）来保证并发操作的正确性，尤其是在设计锁、原子操作和无锁数据结构时。 第三章：向量化与SIMD指令集 向量处理能力是现代CPU实现高吞吐率的关键。本章专注于主流的单指令多数据（SIMD）扩展，如Intel的AVX-512和ARM的NEON。我们将详尽解析这些指令集的寄存器布局、数据打包/解包操作，以及如何利用编译器内置函数（Intrinsics）直接映射到硬件向量操作。重点案例分析将涵盖图像处理、信号处理和高性能数值计算中，如何通过SIMD指令实现数量级的性能提升。 第二部分：操作系统与硬件的接口 (The Interface Between Software and Hardware) 本部分聚焦于应用程序如何安全、高效地请求底层资源的机制，这构成了系统编程的核心挑战。 第四章：系统调用机制与上下文切换 系统调用（Syscall）是用户空间程序与内核空间交互的唯一安全途径。本章详述系统调用在主流操作系统（如Linux/Windows）中的具体实现流程，包括用户态到内核态的特权级别转换、参数传递的约定，以及中断处理的底层细节。我们将剖析上下文切换（Context Switching）的开销，展示为什么最小化系统调用的次数是高性能应用的关键策略之一。 第五章：虚拟内存与地址转换 虚拟内存是现代操作系统安全和资源隔离的基石。本章将详细拆解地址转换过程，从逻辑地址到线性地址，再到最终的物理地址。重点讲解多级页表（Page Tables）的结构、TLB（Translation Lookaside Buffer）的作用及其对性能的影响。此外，我们将探讨内存映射（mmap）的工作机制，以及它如何为应用程序提供高效的文件I/O和内存共享能力。 第六章：进程间通信与同步原语的底层实现 并发编程的复杂性源于共享资源的管理。本章将超越高级语言提供的互斥锁（Mutex）和信号量（Semaphore）的概念，深入探究它们在内核中的实际数据结构和算法。我们将分析基于硬件支持的原子操作（如Compare-and-Swap, CAS）如何被用于构建高效的无锁结构，并对比传统锁与无锁算法在不同并发负载下的性能权衡。 第三部分：高性能计算的软件工程 (Software Engineering for Maximum Performance) 本部分着眼于如何将前两部分的硬件和系统知识，应用于构建高效、可移植的现代高性能软件。 第七章：编译器的优化与底层代码生成 理解编译器的工作原理是掌控最终可执行代码的关键。本章分析现代优化编译器（如GCC/LLVM）在后端代码生成阶段所做的关键优化，例如循环展开、常量折叠、死代码消除和指令调度。我们还将介绍如何通过编译器的特定标记（Pragmas）和内联控制，更精细地指导编译器生成符合特定硬件架构的最佳汇编代码。 第八章：I/O效率与异步编程模型 在现代服务器和网络应用中，I/O操作往往是主要的性能瓶颈。本章对比同步I/O、异步I/O（AIO）以及事件驱动模型（如Linux的epoll, Windows的IOCP）的底层机制。重点分析零拷贝（Zero-Copy）技术如何通过避免数据在内核空间和用户空间之间的不必要复制，极大地提升数据传输效率。 第九章：性能分析工具与瓶颈定位 理论知识必须通过实践来验证和指导。本章将全面介绍用于现代系统性能分析的工具链，包括基于性能计数器（Performance Counters）的硬件分析工具（如Perf），以及函数调用跟踪和采样分析工具。我们将演示如何解读缓存未命中率、分支预测失误率和指令周期（CPI）等关键硬件性能指标，从而实现精准的性能瓶颈定位和针对性的代码优化。 附录：主流体系结构汇编指令集参考（精选） 本附录提供对x86-64和ARMv8指令集中，对系统编程和高性能计算最关键的子集进行结构化参考，包括内存操作、控制流、以及SIMD指令的速查表。 总结： 本书提供了一条从硅片到应用软件的完整学习路径。读者在合上本书时，将不再仅仅是一个高级语言的使用者，而是一位能够洞察底层机制、能够为任何计算任务设计出最优系统架构的专业工程师。它为读者提供了理解和驾驭未来计算架构演进所需的坚实基础。

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这本书简直是为我们这些刚踏入大型机世界的新手量身定做的！我记得我拿到它的时候，心里充满了对那些神秘的汇编语言的敬畏，总觉得这是只有极少数天才才能触及的领域。然而，这本书的作者显然深谙教学之道。它没有一开始就抛出晦涩难懂的指令集，而是从最基础的计算机结构和数据表示讲起，用一种近乎手把手的方式引导我们理解370架构的精妙之处。特别是关于寄存器和内存寻址的那几章，作者巧妙地运用了大量的图示和类比，让我这个对硬件一窍不通的人也能迅速抓住核心概念。我尤其欣赏它在讲解机器指令时所采用的循序渐进的策略，每引入一个新的操作码，都会立刻给出清晰的、可以动手实践的小例子，这极大地增强了学习的主动性和乐趣。读完前几章，我已经不再将汇编视为畏途，反而产生了一种想要深入挖掘这台庞大机器内部运作机制的强烈冲动。这本书的结构安排非常合理，逻辑链条紧密，过渡自然，真正做到了将复杂的底层知识平民化，为后续深入学习打下了坚实且牢固的基础。它让我体会到了编程的本质——如何直接与硬件对话，而不是仅仅停留在高级语言的抽象层面。

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这本书的行文风格非常沉稳且富有权威性，读起来给人一种踏实可靠的感觉，完全没有现在很多技术文档那种浮夸的“速成”气息。我特别欣赏作者在讨论编程规范和效率优化时的严谨态度。汇编语言的每一个字节和时钟周期都至关重要，这本书深刻体现了这一点。它花了大量的篇幅来讨论如何编写“健壮的”（robust）和“高效的”（efficient）代码，而不是仅仅能让程序跑起来就行。例如，关于循环展开、分支预测优化以及对特定370指令集特性的利用，作者都给出了详尽的性能对比分析。这让我意识到，即便是最底层的编程，也充满了艺术性。我甚至开始注意我在高级语言编译器优化阶段产生的中间代码，试着用汇编的思维去预判和指导优化器的行为。这种思维上的转变，才是这本书带给我最宝贵的财富。它强迫你跳出“方便”的舒适区，去直面计算资源的有限性，这对于培养真正的系统思维是至关重要的。

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这本书的排版和插图设计，虽然是针对一个相对古老的技术平台，但其清晰度在今天看来依然值得称赞。它成功地平衡了文本的密度与视觉的易读性。我发现，在学习过程中，那些精心绘制的内存模型图和逻辑流程图起到了决定性的作用。很多时候，仅仅通过阅读文字描述很难在脑海中构建出正确的逻辑结构，但一旦配合上书中的图形化解释，原本错综复杂的指令流就变得井井有条。此外，书中对不同寻址模式（如直接寻址、基址加变址寻址）的案例设计非常巧妙，它们不是孤立存在的，而是被串联进了一个个模拟真实系统操作的小型任务中，比如数据块的拷贝、字符串的反转等等。这使得学习过程充满了连续性和目的性，你总能清晰地知道你当前掌握的知识点将如何应用到实际的编程任务中去。这种注重整体架构而非零散知识点的编排方式，极大地提升了学习效率。

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说实话，市面上很多声称教授底层编程的书籍，要么过于侧重理论而缺乏实战指导，要么就是堆砌了一大堆过时的、难以在现代环境下验证的代码示例。但《Assembler Language Programming for the IBM 370》的独特之处在于其极强的实用主义精神。它不仅仅是在介绍“如何做”（how-to），更是在解释“为什么是这样”（why）。书中对链接、装载过程的剖析深入到了一个令人赞叹的层次。我记得有一次，我在调试一个涉及到I/O操作的程序时遇到了一个死锁问题，查阅了手册却依然不得要领。最终，我回翻到这本书中关于通道程序（Channel Programs）和中断处理的那一节，豁然开朗。作者对I/O子系统工作原理的描述，精准而又不失细节，让我瞬间明白了数据流的瓶颈究竟出现在哪个环节。这种深度，是那些肤浅的教程所无法比拟的。它更像是一位经验丰富的老工程师，坐在你身边，一边喝着咖啡，一边耐心解答你最棘手的问题，而不是冷冰冰的教科书。对于那些志在成为系统级程序员的人来说，这本书提供的视角是无价的。

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如果让我用一个词来形容这本书对我的影响，那一定是“解构”。在学习过C++或Java之后，我们习惯于将程序视为由对象或类构成的宏大结构。但阅读这本书，就像是被邀请进入了一个巨大的瑞士钟表内部，亲眼目睹每一个微小的齿轮是如何精确啮合，驱动整个系统的运转。作者对操作系统的基本接口——SVC（System Service Calls）的讲解，尤其令人印象深刻。他没有仅仅停留在调用这些服务的层面，而是深入探讨了SVC的实现机制，包括中断向量表、特权级切换等核心概念。这让我对操作系统的“黑箱”有了前所未有的认识。这本书不仅仅是教你写汇编代码的指南，它更是一本关于计算机系统底层哲学思想的启蒙读物。它培养了一种对计算过程的敬畏感，让我们明白，我们今天所依赖的便捷编程环境，其背后承载着多么精妙而严谨的工程设计。对于任何想要真正理解“计算”而非仅仅“编程”的人来说，这本书都是一个不可多得的里程碑式的教材。

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