汇编程序设计与计算机体系结构：软件工程师教程 pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:机械工业出版社

作者:（美）布莱恩·R. 霍尔（Brian R.Hall）凯文·J.斯郎迦（Kevi

出品人:

页数:312

译者:爱飞翔

出版时间:

价格:79元

装帧:平装-胶订

isbn号码:9787111615163

丛书系列:

图书标签:

計算機體系結構
編程語言
程序設計
匯編語言
汇编语言
程序设计
计算机体系结构
软件工程
底层编程
x86
ARM
计算机组成原理
操作系统
调试技巧

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具体描述

本书通过大量实例，循序渐进地讲解了汇编语言的各种应用方式，并直观地演示了怎样把汇编语言同高级语言结合，以制作出充分发挥硬件特性的程序。

书中以x86与x86_64这两种主流架构为重点，兼顾AT&T及Intel语法，并适用于GAS、NASM及MASM这三种常见的汇编器，以及Linux、macOS及Windows这三种常用的操作系统，这使得身处各种开发环境中的软件工程师都能在书里找到可以直接运用的解决方案，并了解如何将其移植到其他环境。

好的，以下是一份关于其他图书的详细简介，不包含《汇编程序设计与计算机体系结构：软件工程师教程》的内容： --- 图书名称：《深入理解操作系统：原理、实现与应用》作者：[虚构作者名] 出版社：[虚构出版社名] 图书简介导论：操作系统的核心地位与现代挑战在当今的计算环境中，操作系统（OS）无疑是连接硬件与应用程序之间的桥梁。它不仅仅是一个管理资源的软件层，更是定义了现代计算范式的核心组件。《深入理解操作系统：原理、实现与应用》旨在为读者提供一个全面、深入且实用的视角，剖析操作系统的设计哲学、核心机制及其在现代复杂系统中的应用。本书的受众对象是具有一定编程基础，并希望深入了解系统底层机制的软件工程师、计算机科学专业学生以及系统架构师。我们避免了对汇编语言或特定CPU架构的冗余讨论，而是将重点放在跨平台、高层次的系统设计原理上，以适应现代软件开发对抽象层次和系统理解深度的要求。第一部分：操作系统的基础理论与结构本部分奠定了理解操作系统的理论基石。我们从系统调用接口（System Calls）和内核模式/用户模式的切换机制入手，清晰阐述了操作系统作为受信任组件如何控制硬件资源。随后，我们将探讨进程管理。进程不仅是执行中的程序实例，更是资源分配的基本单位。我们详细分析了进程的生命周期、上下文切换（Context Switching）的开销与优化，以及多进程模型的实现细节。重点剖析了现代操作系统中使用的线程模型——用户级线程与内核级线程的对比，以及线程同步的必要性。第二部分：内存管理：资源的有效分配与保护内存是操作系统最关键的管理对象之一。本书将内存管理视为一个涉及效率、安全和抽象的核心工程问题。我们深入剖析了分段（Segmentation）和分页（Paging）两种核心的地址翻译技术。对于现代系统主流的页式内存管理，我们详尽解释了页表（Page Table）的结构、多级页表如何解决地址空间爆炸的问题，以及转换后援缓冲器（TLB）在加速地址翻译中的作用。虚拟内存是操作系统最具魔力的特性之一。我们详细阐述了按需调页（Demand Paging）的机制，以及页面置换算法（如FIFO、LRU、OPT）的理论基础和实际应用中的性能权衡。此外，本书还探讨了内存保护机制，确保不同进程间的内存隔离，防止非法访问。第三部分：并发控制与同步：在多核时代的挑战随着多核处理器的普及，并发编程已成为常态。操作系统必须提供健壮的机制来管理并行执行流，确保数据一致性。本部分首先介绍了并发的危害，包括竞态条件（Race Conditions）和死锁（Deadlocks）。随后，我们系统地讲解了传统的同步工具：互斥锁（Mutexes）、信号量（Semaphores）及其在解决经典同步问题（如生产者-消费者、哲学家就餐问题）中的应用。更进一步，我们转向现代并发原语，如条件变量（Condition Variables）和读写锁（Read-Write Locks），分析它们在提升并发粒度和减少锁竞争方面的优势。对于死锁的预防、检测和恢复策略，本书提供了详尽的分析框架。第四部分：文件系统：持久化存储的抽象文件系统是用户与长期存储设备交互的接口。本书侧重于文件系统的设计哲学和高性能实现。我们对比分析了不同类型的文件系统结构，如日志文件系统（Journaling File Systems）如何保证数据在意外断电后的原子性和一致性。在目录结构方面，我们讨论了单级、多级目录的演进及其在命名空间管理上的优劣。磁盘 I/O 的性能瓶颈至关重要。因此，我们详细分析了磁盘调度算法（如FCFS、SSTF、SCAN）对I/O延迟的影响。此外，本书深入探讨了文件系统的空闲空间管理（位图、链表）以及数据一致性与完整性的维护技术。第五部分：I/O 子系统与设备管理输入/输出（I/O）是操作系统与外部世界通信的门户。本部分专注于构建高效、可靠的 I/O 框架。我们解释了中断（Interrupts）和轮询（Polling）两种基本的 I/O 控制方式，并引入了直接内存访问（DMA），阐述了 DMA 如何卸载 CPU，极大地提高了数据传输效率。设备驱动程序是 I/O 子系统的核心。本书讨论了驱动程序的分层结构和可加载模块（Loadable Modules）的设计原则，强调了在不重启系统的情况下安全地添加或移除硬件支持的方法。第六部分：分布式与网络操作系统基础在现代云计算和边缘计算的背景下，理解分布式系统的基础是不可或缺的。虽然本书不深入网络协议栈细节，但我们探讨了操作系统在分布式共享内存（DSM）和网络文件系统（NFS/SMB）中的作用。重点在于如何通过远程过程调用（RPC）等机制，在分布式环境中维护一致性和可靠性。结语：面向未来的系统设计《深入理解操作系统：原理、实现与应用》的最终目标是培养读者从应用层思维转向系统级思维的能力。通过对上述核心机制的深入剖析，读者将能够更好地理解应用程序的性能瓶颈、调试复杂的系统错误，并参与到下一代操作系统的设计与改进中去。本书提供的不只是知识的罗列，更是对解决复杂工程难题的系统化思维训练。

作者简介

目录信息

出版者的话
译者序
前言
第1章　编程语言及数据的
基础知识 1
1.1　开篇语 1
1.2　简介 3
1.3　计算机编程语言 3
1.3.1　语言之间的关系 3
1.3.2　翻译流水线 3
1.3.3　编程语言与相应文件及编程工具之间的关系 6
1.3.4　为什么要学习汇编语言 7
1.4　数据的表示 8
1.4.1　计数系统 8
1.4.2　怎样表示整数 8
1.4.3　怎样表示无符号的整数 9
1.4.4　怎样表示带符号的整数 12
1.4.5　怎样保存字符 14
1.5　布尔表达式 16
1.6　3位计算机示例 17
1.7　小结 18
1.8　关键术语 18
1.9　代码回顾 19
1.10　习题 20
1.11　作业 21
第2章　处理器与计算机系统体系结构 22
2.1　简介 22
2.2　体系结构概述 22
2.3　处理器 26
2.3.1　缓存与寄存器 27
2.3.2　64 位处理器 31
2.3.3　指令的执行 31
2.3.4　指令流水线 32
2.4　输入与输出 33
2.5　小结 35
2.6　关键术语 35
2.7　习题 36
2.8　作业 37
第1章与第2章补充材料　与体系结构有关的更多细节 38
第3章　汇编语言及其语法的基础知识 41
3.1　简介 41
3.2　基本元素 42
3.2.1　汇编代码的五大支柱 42
3.2.2　字面量 46
3.2.3　标签与注释 48
3.3　定义数据 49
3.4　写出能够正常运行的范例程序 55
3.5　小结 56
3.6　关键术语 56
3.7　代码回顾 57
3.8　习题 57
3.9　作业 58
第4章　基本指令 60
4.1　简介 60
4.2　数据的移动与算术运算 61
4.2.1　移动数据 61
4.2.2　加法与减法 62
4.2.3　乘法与除法 64
4.2.4　移位 69
4.2.5　处理负值 71
4.3　数据的寻址与传输 72
4.3.1　数据对齐 72
4.3.2　数据寻址 73
4.3.3　数组 75
4.3.4　改变数据的大小及类型 78
4.4　小结 79
4.5　关键术语 80
4.6　代码回顾 80
4.7　习题 81
4.8　作业 81
第 5 章　中级指令 83
5.1　简介 83
5.2　按位执行的布尔运算 83
5.3　分支 88
5.3.1　无条件跳转 88
5.3.2　有条件跳转 88
5.3.3　复合条件 91
5.4　重复执行 92
5.4.1　用 CX/ECX/RCX 计数器实现循环 92
5.4.2　用开发者自定义的计数器实现循环 94
5.5　小结 97
5.6　关键术语 97
5.7　代码回顾 97
5.8　习题 98
5.9　作业 99
第 6 章　函数 100
6.1　简介 100
6.2　栈内存入门 100
6.3　x86 与 x86_64 的调用约定 101
6.3.1　cdecl（32 位） 102
6.3.2　stdcall（32 位） 109
6.3.3　x86_64（64 位） 110
6.3.4　有用的细节 114
6.4　实现 114
6.5　小结 118
6.6　关键术语 118
6.7　重要的寄存器（32 位和
64 位） 118
6.8　代码回顾 119
6.9　与平台有关的注意事项 119
6.10　习题 120
6.11　作业 120
第6章补充材料　程序 6-3 122
第7章　与字符串有关的指令及结构体 123
7.1　简介 123
7.2　辅助指令 123
7.3　基本字符串指令 125
7.3.1　MOVS 125
7.3.2　CMPS 126
7.3.3　SCAS 129
7.3.4　STOS 131
7.3.5　LODS 132
7.4　结构体 133
7.5　小结 135
7.6　关键术语 135
7.7　代码回顾 135
7.8　习题 136
7.9　作业 137
第8章　浮点运算 138
8.1　简介 138
8.2　浮点数的表示方式 139
8.2.1　IEEE表示法 139
8.2.2　特殊值 141
8.2.3　次正规数 141
8.2.4　舍入 142
8.3　浮点数的实现 143
8.3.1　x87 143
8.3.2　MMX——题外话 152
8.3.3　SSE 154
8.3.4　XOP、FMA3/4、F16C——分化 159
8.3.5　AVX 160
8.4　小结 161
8.5　关键术语 162
8.6　重要的寄存器（32位和64位） 162
8.7　代码回顾 162
8.8　习题 164
8.9　作业 165
第8章补充材料　第8章中的程序 167
第9章　内联汇编与宏 177
9.1　简介 177
9.2　内联汇编 177
9.2.1　与编译器有关的细节 178
9.2.2　内联式的汇编语句 178
9.2.3　为各种汇编方言提供支持 184
9.2.4　注意事项 185
9.3　宏 186
9.3.1　对比宏与函数 186
9.3.2　定义并调用宏 186
9.4　小结 188
9.5　关键术语 188
9.6　习题 188
9.7　作业 189
第10章　与处理器及体系结构有关的高级话题 191
10.1　简介 191
10.2　处理器与系统的机能 192
10.2.1　系统寄存器 192
10.2.2　处理器模式 193
10.2.3　内存模型 193
10.2.4　代码范例 197
10.3　中断与系统调用 198
10.3.1　软件中断 198
10.3.2　硬件中断 204
10.3.3　通过INT进行系统调用（旧方法） 204
10.3.4　通过SYSENTER、SYSCALL及程序库/API进行系统调用（新方法） 207
10.4　小结 214
10.5　关键术语 215
10.6　代码回顾 216
10.7　习题 216
10.8　作业 217
第10章补充材料　第10章中的程序和资源 218
第11章　其他架构 223
11.1　简介 223
11.2　CISC与RISC 224
11.3　更多架构 225
11.3.1　ARM 225
11.3.2　AVR 228
11.3.3　RISC-V 231
11.3.4　System-z/Architecture 233
11.4　量子架构 234
11.5　小结 236
11.6　关键术语 236
11.7　习题 236
11.8　作业 237
第12章　硬件与电子元件 239
12.1　简介 239
12.2　电学基础 239
12.2.1　基本的物理量 239
12.2.2　交流与直流 241
12.3　电子元件 242
12.3.1　供电设备 242
12.3.2　电阻器 244
12.3.3　二极管 245
12.3.4　电容器 245
12.3.5　晶体管 245
12.4　集成电路 246
12.5　常见的实现产品 247
12.5.1　计算机处理器 247
12.5.2　Raspberry Pi 247
12.5.3　Apple iPhone与Apple Watch 248
12.6　小结 248
12.7　关键术语 248
12.8　习题 249
12.9　作业 250
附录简介 251
附录A　各种汇编语法之间的对应关系 253
附录B　为汇编语言配置开发环境 256
附录C　反汇编 261
附录D　用GDB工具调试汇编程序 268
附录E　链接汇编代码及C++代码 273
附录F　函数与栈 278
附录G　CPUID指令的用法 282
附录H　ASCII和十进制算术运算 289
附录I　编译器内部函数 293
· · · · · · (收起)

读后感

评分☆☆☆☆☆

用户评价

评分☆☆☆☆☆

计算机体系结构是一个非常宏大且复杂的话题，我一直觉得要真正理解它，需要花费大量的时间和精力。这本书将其作为“软件工程师教程”的一部分，让我觉得它很可能提供了一个“恰到好处”的深度。它可能不会深入到微架构设计的每一个细节，但会足够深入，让软件工程师能够理解其核心原理，并将其应用到软件开发中。我希望这本书能解答我的一些疑惑，比如，为什么在某些情况下，使用`memcpy`比自己手写的循环拷贝数据要快得多？这背后是否存在着硬件优化的考量？我同样看重书中对于内存管理单元（MMU）的介绍。虚拟内存、分页、分段这些概念，在操作系统原理中经常提及，但如果能从体系结构的角度来理解MMU是如何实现这些功能的，会让我们对内存的运作有更深刻的认识。这对于理解进程隔离、内存保护，以及程序是如何访问内存的，都非常有帮助。我希望书中能通过图示清晰地展示MMU的工作流程，以及它与CPU、内存控制器之间的交互。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题让我联想到了一些经典的计算机科学教材，但“软件工程师教程”的定位又赋予了它独特的价值。我期待它能够成为一本“工具书”，在我遇到疑难问题时，能够翻阅书中相关章节，找到解决思路。我曾经在优化一些对性能要求极高的模块时，深感自己的知识储备不足。例如，在处理大量并发请求时，如何有效地管理线程和锁，以及如何减少上下文切换的开销，这些都与底层的体系结构和操作系统调度机制息息相关。我希望能在这本书中找到关于CPU缓存一致性协议（如MESI）的解释。虽然我们不直接参与硬件设计，但理解这些协议如何工作，能帮助我们更好地理解多线程环境下共享数据访问的潜在问题，以及如何编写线程安全的程序。如果书中能结合实际的并发编程场景，给出一些具体的优化建议，例如如何组织数据结构以提高缓存命中率，或者如何减少锁的粒度，那就非常有价值了。

评分☆☆☆☆☆

作为一名有多年编程经验的开发者，我深知理论知识如果不能与实践相结合，就容易变得空洞。这本书的名字中明确标注了“教程”，让我对它的实践性充满信心。我希望能在这本书里找到一些能够直接应用到我日常开发工作中的技巧和方法。例如，如何通过分析汇编代码来理解某些C++特性（如虚函数、lambda表达式）的底层实现，以及它们对性能的影响。或者，如何根据计算机体系结构的原理，来优化我的数据结构选择和算法设计，从而提升程序的运行效率。我还希望书中能有一些关于性能分析工具的介绍，比如`perf`、`gprof`等，并演示如何利用这些工具结合汇编和体系结构知识来查找性能瓶颈。我曾经遇到过一些难以解释的性能问题，感觉就像在黑箱里操作，如果有了这本书提供的工具和知识，或许就能拨开迷雾，找到问题的根源。另外，如果书中能涉及一些与现代软件开发相关的底层技术，比如容器（Docker）的原理，或者虚拟机（VM）的底层实现，那就更具价值了。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我一直对汇编语言有一种“敬畏”之情。在我看来，它代表了编程最接近硬件的层面，是计算机语言的基石。然而，由于日常工作中很少接触，我对汇编的理解一直停留在非常初级的阶段。这本书的出现，让我看到了一个系统学习汇编语言的机会，而且是以一种“面向软件工程师”的方式。这让我觉得，它不会是那种只关注汇编语言本身语法细节的书，而是会更侧重于如何理解汇编与高级语言之间的转换，以及汇编在解决实际问题中的应用。我特别希望能在这本书中找到关于函数调用约定（calling conventions）的详细解释。这对于理解不同语言之间的互操作性，或者在C/C++中调用汇编函数非常重要。同时，我也希望书中能深入讲解栈（stack）和堆（heap）的工作机制，以及它们是如何在汇编层面管理的。理解这些，对于避免栈溢出、内存泄露等问题，以及进行更有效的内存管理，都至关重要。如果书中还能介绍一些与汇编相关的安全问题，比如缓冲区溢出攻击的原理，并给出相应的防范建议，那就更显专业性了。

评分☆☆☆☆☆

这本书我刚拿到手，还没来得及深入研读，但光是翻看目录和序言，就已经让我对它充满了期待。作为一名多年从事软件开发的工程师，我总觉得对计算机底层运作的理解，始终是我职业生涯中一个潜在的“短板”。虽然日常开发中，我们更多地是在抽象层面上工作，但对于性能优化、排查疑难杂症，甚至理解一些框架的设计思路，底层知识的掌握都至关重要。这本书的书名——《汇编程序设计与计算机体系结构：软件工程师教程》，简直是为我量身定做的。它承诺将这两大核心领域融会贯通，用一种“教程”的方式呈现给软件工程师，这让我觉得它不像那些纯粹的学术理论书籍，而是更具实践指导意义。我特别看重书中“汇编程序设计”这部分。虽然大多数情况下我们不会直接编写汇编代码，但理解汇编语言的运作机制，能让我们清晰地看到高级语言是如何被翻译成机器指令的，以及CPU是如何一步步执行这些指令的。这对于调试复杂bug、分析内存泄露、理解缓存一致性问题，乃至进行一些安全审计，都具有不可替代的作用。我希望能在这本书中找到清晰的图示和代码示例，让我能够直观地理解汇编指令的含义、寄存器的作用，以及它们如何协同工作来完成复杂的计算任务。我也期待书中能介绍一些常用的汇编器和调试器，并演示如何利用它们来分析程序的执行流程。

评分☆☆☆☆☆

作为一名经验丰富的软件开发者，我深知“磨刀不误砍柴工”的道理。而这本书，正是我眼中那把能够“磨刀”的利器。它承诺将汇编程序设计和计算机体系结构这两个看似高深莫测的领域，以“教程”的方式呈现给我们这些实战派。这让我看到了解决很多技术难题的希望。我期待这本书能提供一些关于编译器优化原理的介绍，比如，编译器是如何将高级语言代码转换为高效的汇编代码的？它会进行哪些常见的优化？我希望书中能够深入讲解寄存器的作用和使用。虽然我们写高级语言时不需要直接操作寄存器，但理解它们如何被编译器使用，以及它们在执行汇编指令时的作用，对于深入理解程序执行流程至关重要。同时，我也希望书中能介绍一些不同类型指令的特点，比如，RISC指令集和CISC指令集的区别，以及它们各自的优缺点。这些知识有助于我们理解不同处理器架构的设计理念。

评分☆☆☆☆☆

关于“计算机体系结构”的部分，我同样抱有极高的兴趣。在我看来，对计算机硬件的了解，是构建高性能、高效率软件的基础。比如，理解CPU的流水线、指令集架构（ISA）、内存层次结构（缓存、主存、磁盘）、I/O系统的工作原理，能够帮助我们写出更符合硬件特性的代码，从而充分发挥硬件的潜力。我希望这本书不会仅仅停留在概念的介绍，而是能深入到各个组件的设计细节，比如不同类型的缓存策略，它们对程序性能的影响；CPU如何处理中断和异常；以及并行计算和多核处理器的架构特点。能够将这些概念与实际的软件设计相结合，给出具体的优化建议，那将是极大的收获。我希望书中能够通过生动的比喻和形象的插图，来解释复杂的体系结构概念。例如，用一个工厂流水线的比喻来解释CPU的流水线，或者用一个图书馆的书架系统来比喻内存的层次结构。这样能够帮助我们这些非硬件背景的开发者，更快地建立起对这些概念的理解。另外，我也非常期待书中能够介绍一些经典的计算机体系结构案例，比如RISC-V或者ARM架构，并分析它们的设计哲学和优势。了解不同的架构设计，也能拓宽我们的技术视野，帮助我们做出更明智的技术选型。

评分☆☆☆☆☆

随着云计算和分布式系统的发展，我对底层硬件的关注似乎有所减弱。然而，我认为，对计算机体系结构的理解，仍然是构建高性能、高可用系统不可或缺的一环。即使是在云环境中，我们编写的应用程序最终还是运行在物理硬件之上，其性能表现依然受到硬件能力的限制。这本书的出现，恰好能弥补我在这一方面的不足。我希望它能提供一些关于现代CPU特性（如SIMD指令集）的应用案例，以及如何利用这些特性来加速特定类型的计算任务。我还对书中可能包含的关于指令集架构（ISA）的介绍非常感兴趣。理解不同ISA（如x86、ARM、RISC-V）的设计哲学和演进，有助于我们更全面地认识计算机硬件的多样性，并为我们未来可能接触到的不同平台开发打下基础。我希望书中能用简洁明了的方式，介绍这些ISA的关键特性，以及它们如何影响软件的开发和性能。

评分☆☆☆☆☆

这本书的“教程”二字，暗示了其内容的组织方式是循序渐进、易于理解的。这对我来说非常重要。很多时候，我发现一些关于底层技术的书籍，要么过于理论化，要么过于碎片化，学习起来总是让人感到吃力。我希望这本书能够从最基础的知识点开始，逐步深入，为读者打下坚实的基础。比如，在讲解汇编时，先从简单的算术运算、数据传输指令开始，再过渡到控制流指令，最后讲解函数调用和栈帧的构建。同样，在讲解体系结构时，也可以先从CPU的基本组成单元讲起，再逐步引入更复杂的概念，如缓存、内存管理单元（MMU）等。我尤其期待书中能够包含大量的练习题和项目实践。理论学习固然重要，但只有通过动手实践，才能真正地巩固所学知识。我希望书中能提供一些小型的汇编编程练习，让我们能够亲手编写和运行汇编代码，感受其魅力。同时，我也希望书中能够提供一些利用体系结构知识来优化代码的案例分析，甚至是一些小型项目，让我们能够将所学应用于实际的软件开发中。例如，如何通过优化内存访问模式来提高程序的缓存命中率，或者如何利用多线程来充分利用多核CPU的计算能力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出版，对于我这类在实际工作中接触底层技术较少的软件工程师来说，无疑是一股清流。我曾经尝试过阅读一些关于操作系统内核和计算机组成原理的书籍，但往往因为概念过于抽象，或者缺乏与我日常开发工作的联系，而难以坚持下去。而这本书的定位——“软件工程师教程”，让我看到了希望。它似乎能架起一道桥梁，将我日常工作中遇到的抽象概念，与底层的硬件实现连接起来。我希望这本书能够提供一些“啊哈！”时刻，让我能够恍然大悟，理解之前工作中遇到的很多“为什么”。我非常期待书中能够用清晰的语言解释一些我一直以来都觉得模糊的概念。比如，CPU的指令周期是怎么工作的？指令流水线到底是怎么减少执行时间的？缓存不命中（cache miss）究竟是怎么发生的，又有哪些策略可以减少它？MMU在程序地址翻译中扮演着什么角色？以及，这些底层机制是如何影响到我们编写的C/C++代码的性能的？我希望这本书能够提供具体的例子，用实际的代码和运行结果来佐证这些理论。如果能再结合一些现代CPU的特性，比如超线程（hyper-threading）、乱序执行（out-of-order execution）等，那就更完美了。

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