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出版者:武汉大学出版社

作者:何友鸣、苏光奎、石曙东、徐爱芸

出品人:

页数:223

译者:

出版时间:2006-3

价格:21.00元

装帧:

isbn号码:9787307049413

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

《代码的炼金术：深入理解计算机底层》 简介： 在信息爆炸的时代，我们每天都在与海量的软件和应用程序打交道，从智能手机上的应用到复杂的服务器系统，它们无缝地连接着我们的生活。然而，有多少人曾停下来思考，这些运行在指尖或屏幕背后的程序，究竟是如何一步步被创造出来的？它们又如何真正地与硬件进行对话，驱动起我们所见的这一切？《代码的炼金术：深入理解计算机底层》并非一本关于“汇编语言程序设计”的书，它是一次对计算机运行机制的深度探索，一次对数字世界基石的考古之旅，一次让你窥见程序生命如何诞生的精彩冒险。 这本书的目标读者是那些对计算机科学怀有强烈好奇心，渴望超越“拿来主义”，真正理解计算机“大脑”如何思考的读者。无论你是初涉编程的爱好者，还是身经百战的开发者，亦或是对技术原理充满求知欲的科技爱好者，都能在这本书中找到属于自己的宝藏。我们不会聚焦于特定语言的语法或应用，而是将目光投向更深邃的领域，解构那些看似神奇的计算机行为背后的本质逻辑。 内容梗概： 本书将以一种循序渐进、由浅入深的方式，引导读者踏入计算机底层世界的迷人景象。 第一部分：数字的基石——二进制的宇宙 在一切复杂程序运转之前，存在着最纯粹的语言：0和1。我们首先会深入探讨二进制数的原理，理解它是如何作为计算机唯一能够理解的语言。我们将学习不同进制之间的转换，二进制加减乘除的运算规则，以及它们在计算机内部的表示方式，例如整数、浮点数的编码。这部分内容将帮助读者建立起对计算机最基本数据单位的直观认识，理解所有高级语言的指令最终都会被转化成这些简单的开关信号。我们将深入了解位（bit）和字节（byte）的概念，以及它们如何组合成更复杂的数据结构，为后续的深入学习打下坚实的基础。 第二部分：指令的舞蹈——CPU的思考模式 计算机的“心脏”——中央处理器（CPU），是如何理解并执行指令的？我们将揭示CPU内部的运作机制，介绍其核心组件，如寄存器（Register）、算术逻辑单元（ALU）和控制单元（Control Unit）。重点将放在CPU如何解码和执行指令的整个周期，包括取指（Fetch）、译码（Decode）、执行（Execute）、写回（Write-back）等阶段。我们会探讨不同类型的指令集架构（ISA），例如RISC和CISC，了解它们的设计哲学和优劣。通过理解CPU的基本指令集（虽然不涉及具体汇编语法），读者将能够感知到程序在最底层是如何被一步步分解和执行的，仿佛看到了一个微观世界的精密工厂。我们将剖析指令是如何完成算术运算、逻辑判断、数据传输等基本任务的，并理解指令的执行顺序如何影响程序的整体流程。 第三部分：内存的奥秘——数据的归宿 程序运行时，需要一个临时存放数据和指令的空间。我们将深入研究计算机的内存（RAM），理解其层次结构，包括高速缓存（Cache）、主存（Main Memory）等。重点将讲解内存寻址的原理，数据是如何在内存中被分配、存储和读取的。我们将探讨内存管理的基本概念，例如栈（Stack）和堆（Heap）的区别，以及它们在程序运行中的作用。理解内存的运作机制，是掌握程序如何访问和修改数据的关键。我们将详细解析变量在内存中的存储方式，函数调用时栈帧（Stack Frame）的创建与销毁，以及指针（Pointer）的概念在内存操作中的重要性。 第四部分：输入与输出——与世界的连接 计算机并非孤立的系统，它需要与外部世界进行交互。我们将探讨各种输入/输出（I/O）设备的工作原理，例如键盘、鼠标、显示器、硬盘等。重点将介绍I/O是如何通过端口、中断（Interrupt）等机制与CPU进行通信的。理解I/O机制，将帮助读者明白程序如何接收用户指令，并将结果反馈给用户，从而实现人机交互。我们将探讨缓冲（Buffering）和异步I/O等概念，了解它们如何提高I/O效率，以及为什么I/O操作通常比CPU计算要慢。 第五部分：程序的诞生——从高级到低级 我们每天使用的各种高级编程语言（如Python, Java, C++等），其最终都必须被转化为计算机能够理解的机器码。我们将简要介绍编译（Compilation）和解释（Interpretation）这两种将高级语言转化为可执行代码的主要方式。虽然不深入讲解特定编译器的细节，但我们会揭示编译器的核心工作流程：词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、代码优化和目标代码生成。这部分内容将帮助读者理解，我们编写的看似易读的代码，背后经历着怎样的“翻译”过程，最终才能在硬件上运行。我们将探讨链接（Linking）和加载（Loading）的过程，理解静态库和动态库的区别，以及可执行文件是如何被加载到内存中准备运行的。 第六部分：操作系统——计算机的管家 在硬件之上，存在着一个至关重要的软件层——操作系统（Operating System）。我们将探讨操作系统的核心职能，包括进程管理（Process Management）、线程管理（Thread Management）、文件系统（File System）和设备管理（Device Management）。理解操作系统的运作，是理解多任务、多用户环境以及程序如何被系统调度的关键。我们将简要介绍进程调度算法，内存分页（Paging）和分段（Segmentation）等概念，以及它们如何实现资源的有效分配和管理。 本书特色： 非语言导向，侧重原理： 与专注于特定编程语言的书籍不同，本书将跨越语言的界限，专注于计算机底层运作的核心原理。 直观易懂的类比： 我们将大量运用生活化的比喻和形象的类比，将抽象的计算机概念变得生动易懂。 循序渐进的学习路径： 内容设计符合逻辑递进，从最基础的二进制到复杂的操作系统概念，层层深入。 激发探索精神： 旨在点燃读者对计算机科学更深层次的探究欲望，为学习更高级的主题打下坚实基础。 注重“为什么”： 不仅告诉你“是什么”，更重要的是解释“为什么会这样”，让读者真正理解计算机的内在逻辑。 《代码的炼金术：深入理解计算机底层》将带领你踏上一场激动人心的数字探索之旅。当你翻阅完这本书，你将不再仅仅是计算机的使用者，而是一位真正理解其灵魂的“炼金术士”，能够以全新的视角审视你所接触到的每一个程序，每一次人机交互。你将明白，那些闪烁的代码背后，蕴藏着多么精妙的设计和深刻的智慧。这是一次对数字世界本质的深入解读，一次让你重塑对计算机认知的必读之作。

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读完这本书，我最大的感受是，作者真的非常用心，他把一个极其枯燥的学科，讲出了一种工程美学。我特别欣赏书中对“中断”和“异常处理”那部分的论述，那简直是艺术品级别的讲解。作者不仅解释了硬件中断和软件中断的机制，还详细对比了不同CPU架构下（虽然主要集中在x86系列）中断向量表的设置过程，这对于理解操作系统内核如何响应外部事件至关重要。我记得有一段描述CPU在响应中断时，如何保护现场、切换栈帧的过程，行文流畅，逻辑缜密，仿佛我能看到CPU内部那个忙碌的小精灵是如何精确无误地完成任务的。唯一让我觉得有些遗憾的是，书中对调试工具的使用介绍略显单薄，如果能加入一些使用GDB或专门的汇编调试器跟踪程序执行流程的实战演练，相信对提升读者的实战能力会有巨大帮助。毕竟，汇编的学习，很大程度上依赖于观察和调试。

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这本书的排版和插图质量，说实话，有点让人提不起精神。虽然内容是干货，但黑白印刷，加上大量的流程图和符号，看久了眼睛实在吃力。不过，抛开这些“外在因素”，它的内容深度绝对值得称赞。我之前读过一些市面上声称是“汇编入门”的书，但往往几页之后就开始跳跃性地讲解复杂指令集，让人摸不着头脑。这本书却像一个耐心的老师傅，从最基础的寄存器功能、数据传送指令开始，慢慢引入算术逻辑运算，然后过渡到程序控制流的实现，每一步都踏实得很。尤其是对“宏”的定义和使用那一块，讲解得非常透彻，让我明白了在早期的程序设计中，宏是如何起到简化编程和提高效率的作用的。这本书更像是一本“内功心法”，教你如何构建稳定的底层逻辑，而不是教你如何快速写出一个花哨的小程序。

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坦率地说，我当初购买这本书是带着一种“挑战自我”的心态。我承认，最初的几章确实让我感到挫败，那些关于栈帧平衡和函数调用的细节，稍微走神一步，就得从头再看。然而，这本书的魅力恰恰在于它的“反人类友好性”。它强迫你像CPU一样思考：数据在哪里？下一条指令的地址是什么？执行完后标志位如何变化？作者在讲解循环结构时，对比了`JMP`、`LOOP`等不同跳转指令在效率和灵活性上的权衡，这让我深刻理解了为什么有些看似简单的操作，在底层却有如此多的实现路径和性能考量。这本书更像是给那些对“为什么”而不是“怎么做”更感兴趣的人准备的。它更像是一部严谨的工程手册，而不是一本轻松的读物，但对于理解计算机科学的基石，它无疑提供了最坚实的地基。

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这本书的封面设计很有年代感，那种厚重的纸张质感，一下子就把我带回了上世纪八九十年代的计算机房。翻开内页，那些密密麻麻的汇编指令和寄存器说明，对于一个初学者来说，简直是天书。我原本以为这会是一本晦涩难懂的“武林秘籍”，但作者的讲解方式却出乎意料地循序渐进。他并没有直接丢给你复杂的代码示例，而是先从最基础的二进制和十六进制讲起，让你对计算机底层的工作原理有一个直观的认识。尤其是关于内存寻址的那几个章节，作者用了很多生动的比喻，比如把内存比作一个巨大的仓库，地址就是货架的编号，这让我这个非科班出身的人也能大致理解数据是如何存取的。不过，我个人觉得，如果能增加一些针对现代操作系统的底层交互案例，比如如何通过汇编调用操作系统API的例子，那就更完美了，毕竟现在我们很少直接面对裸机编程了。整体来说，这是一本能让你对CPU的工作原理有深刻体会的“硬核”教材，适合那些真正想钻研计算机底层逻辑的读者。

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这本书的价值在于它的“原汁原味”。它没有过多地去迎合现代高级语言的特性，而是忠实地记录了计算机硬件与低级语言交互的本质。我尤其关注了书中关于浮点运算单元（FPU）那一章的介绍，对于如何在不依赖标准数学库的情况下，用汇编实现高精度的数学计算，有着非常详尽的描述。作者似乎对早期的数学协处理器有深入的研究，这在当今的教材中是极其罕见的。这种对历史和底层细节的尊重，使得这本书具有了超越一般教学参考书的收藏价值。当然，对于希望快速掌握现代编程技巧的读者来说，这本书可能显得有些“复古”和“慢热”，它需要你投入大量的时间去手动推演每一条指令的副作用和对标志位的影响，但一旦你坚持下来，那种“一切尽在掌握”的感觉是其他语言学习中难以体会的。

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