微機原理與接口技術－基於IA-32處理器和32位匯編語言 pdf epub mobi txt 電子書 下載 在線閱讀 2026

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出版者:機械工業

作者:錢曉捷 編

出品人:

頁數:356

译者:

出版時間:2008-1

價格:33.00元

裝幀:

isbn號碼:9787111229261

叢書系列:

圖書標籤:

• 課本
• 微機原理
• 匯編語言
• IA-32
• 處理器
• 接口技術
• 計算機組成原理
• 32位匯編
• 微處理器
• 數字電路
• 計算機硬件
• 嵌入式係統

計算機體係結構與底層編程探索：從硬件到係統的深度剖析 本書旨在為讀者提供一個全麵而深入的視角，理解現代計算機係統的核心工作原理、底層機製以及軟件與之交互的方式。本書將重點關注計算機的 “骨架” ——處理器架構、內存管理、輸入/輸齣（I/O）操作，以及如何利用低級編程語言與這些硬件資源進行高效通信。 第一部分：處理器的核心脈動——指令集與執行模型 本書將從最基礎的馮·諾依曼體係結構齣發，係統地闡述現代高性能處理器的設計哲學。我們將深入探討指令集架構（ISA）的本質，區彆於特定廠商的實現，而是關注指令集作為硬件與軟件之間的契約所扮演的角色。 1.1 處理器工作原理的基石： 數據錶示與運算： 詳細解析定點和浮點數的計算機內部錶示，特彆是IEEE 754標準。重點剖析加、減、乘、除等基本算術邏輯單元（ALU）的操作流程，以及如何通過組閤邏輯實現這些功能。 控製單元與時序： 深入分析指令的取指-譯碼-執行-寫迴周期（Fetch-Decode-Execute-Writeback Cycle）。探討硬連綫邏輯和微程序控製方式的優劣，以及它們如何影響指令的執行速度和靈活性。 流水綫技術（Pipelining）： 剖析現代處理器如何通過指令級並行性（ILP）提高吞吐量。詳細講解流水綫衝突（結構衝突、數據衝突、控製衝突）的類型，以及轉發/旁路（Forwarding/Bypassing）、分支預測（Branch Prediction）等技術如何緩解這些衝突，實現高性能。 1.2 寄存器組與尋址模式： 通用寄存器（GPRs）的作用： 介紹寄存器在程序執行中的關鍵作用——作為快速訪問的工作區。分析不同架構中通用寄存器的組織方式及其命名約定（雖然不涉及特定的IA-32寄存器，但會探討寄存器組設計對編譯器優化的影響）。 尋址模式的威力： 全麵介紹各種尋址模式，包括立即數尋址、寄存器尋址、直接尋址、間接尋址，以及變址（Indexed）和基址+偏移量（Base+Displacement）尋址。重點分析這些模式如何映射到內存訪問操作，以及編譯器如何利用它們生成緊湊高效的代碼。 第二部分：內存的層次結構與管理 理解數據在不同速度存儲介質間的流動是優化程序性能的關鍵。本書將詳盡解析計算機的存儲器層次結構（Memory Hierarchy）。 2.1 緩存係統的奧秘： 工作原理與性能影響： 深入講解局部性原理（Locality of Reference）——時間局部性和空間局部性——如何驅動緩存係統的設計。 緩存的組織結構： 詳細剖析直接映射（Direct Mapped）、全相聯（Fully Associative）和組相聯（Set-Associative）緩存的內部結構。討論命中（Hit）與未命中（Miss）的發生機製，以及寫分配（Write Allocate）和寫迴/直寫（Write-Back/Write-Through）策略對係統性能的影響。 2.2 虛擬內存與地址轉換： 抽象與隔離： 闡述虛擬內存機製如何為每個進程提供一個隔離的、連續的地址空間。 頁錶（Page Tables）機製： 詳細介紹基於分頁（Paging）的內存管理。講解邏輯地址（虛擬地址）如何通過頁錶和轉換後變為物理地址的過程，以及轉換後援緩衝（TLB）在加速地址翻譯中的作用。 第三部分：係統級交互——I/O與中斷機製 本部分將超越單個程序的執行，探討處理器如何與外部設備進行通信，以及如何處理異步事件。 3.1 I/O設備交互模型： 端口映射I/O與內存映射I/O： 對比這兩種主要的I/O數據傳輸方式。重點分析設備寄存器、狀態寄存器和數據寄存器的功能，以及如何通過特定的CPU指令或內存訪問來讀寫這些寄存器。 數據傳輸模式： 講解程序控製I/O（Polling）、中斷驅動I/O（Interrupt-Driven I/O）和直接內存訪問（DMA）的機製和適用場景。特彆強調DMA如何允許設備在不占用CPU資源的情況下直接讀寫內存。 3.2 中斷與異常處理： 事件驅動的根源： 詳盡解析中斷（來自外部設備）和異常（由CPU內部錯誤引起，如除零或缺頁）的生命周期。 中斷嚮量錶與處理流程： 闡述CPU如何利用一個預先定義的錶來定位特定的中斷服務程序（ISR）。重點分析處理器在響應中斷時必須保存和恢復的上下文（寄存器狀態），以及這如何保證程序的透明性。 第四部分：底層程序設計範式與工具 雖然本書不側重於特定的匯編語言語法，但它將介紹低級編程所必須掌握的核心概念和工具集。 4.1 編譯與鏈接的魔力： 從源代碼到可執行文件： 介紹預處理、編譯、匯編和鏈接的完整流程。理解匯編器如何將助記符（Mnemonics）轉換為機器碼，以及鏈接器如何解析符號引用和重定位地址。 目標文件格式（如ELF/PE概述）： 簡要介紹可執行文件內部的結構，包括代碼段（Text）、數據段（Data/BSS）的布局，這對於理解程序如何加載到內存中至關重要。 4.2 函數調用與堆棧幀： 過程調用的約定（Calling Conventions）： 探討調用者保存/被調用者保存寄存器的規則，參數傳遞機製（通過棧或寄存器），以及返迴地址的存放。 堆棧幀（Stack Frame）的建立與銷毀： 詳細描述一個函數調用時，如何在棧上建立局部變量和保存現場的堆棧幀，以及函數返迴時如何清理現場，恢復調用者的執行環境。 本書的受眾對象是計算機科學、電子工程或相關領域的學生和專業人士，他們希望超越高級語言的抽象層麵，真正理解程序是如何在矽片上被執行的，從而能夠編寫齣更高效、更貼近硬件的係統級軟件。

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