大型主机汇编语言程序设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:295

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出版时间:2012-5

价格:33.00元

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isbn号码:9787302280040

丛书系列:

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• 汇编
• 大型主机
• 汇编语言
• 程序设计
• System/390
• z/Architecture
• IBM
• 计算机科学
• 底层编程
• 操作系统
• 技术
• 专业教材

图书简介：深入理解现代操作系统与软件架构 书名： 深入理解现代操作系统与软件架构 作者： [此处应填写作者姓名，若无则留空] 出版社： [此处应填写出版社名称] 出版日期： [此处应填写出版日期] --- 引言：面向未来的计算范式 在当今这个由云计算、边缘计算和超大规模数据处理驱动的数字时代，软件系统的复杂性达到了前所未有的高度。传统上，我们关注的是单个应用程序的性能优化，而现在，焦点已经转向了如何构建、部署和维护跨越数千台机器的分布式、高可用和自适应的基础设施。本书《深入理解现代操作系统与软件架构》正是为了填补这一知识鸿沟而诞生的。它不是一本关于特定编程语言或汇编指令的教科书，而是旨在为资深的软件工程师、系统架构师以及计算机科学研究生提供一个全面、深入的框架，用以剖析当代高性能计算系统的核心机制与设计哲学。 本书的叙事逻辑是从底层硬件抽象一直延伸到顶层服务设计，通过对关键组件的解构与重构，揭示现代软件栈的内在联系与权衡取舍。我们期望读者在阅读完本书后，能够超越“会用”的层面，达到“理解其所以然”的境界，从而能够设计出真正面向未来挑战的健壮系统。 第一部分：现代操作系统内核的演进与核心机制 本部分将剥离操作系统（OS）的“黑箱”表象，深入探究其在多核、异构计算环境下的核心功能。我们不会过多纠缠于早期的批处理系统或单处理器架构的细节，而是聚焦于当代主流服务器操作系统（如Linux内核的最新版本或类Unix系统的关键分支）如何高效管理资源。 1. 内存管理单元（MMU）与地址转换的艺术： 深入解析虚拟内存的层次结构，包括页表结构、TLB（Translation Lookaside Buffer）的缓存一致性策略。重点讨论了基于硬件支持的内存保护机制，以及现代操作系统如何实现高效的内存共享、匿名内存分配（如mmap的实际工作原理），以及在NUMA（非一致性内存访问）架构下如何优化内存访问延迟和带宽。 2. 进程与线程调度的前沿： 摒弃传统的固定时间片轮转概念，本书详述了当前流行的调度器算法（如CFS——完全公平调度器）的内部工作原理。我们对比了抢占式调度、协作式调度在不同负载下的优劣，并详细分析了实时进程（RT-Priority）的处理方式，以及如何通过cgroups和namespace隔离技术实现容器化环境的资源限制与安全沙箱。 3. I/O子系统与存储层次结构： 现代系统的瓶颈往往在于I/O。本章剖析了中断处理机制、DMA（直接内存访问）的优化，以及异步I/O（AIO）模型的演进。我们将重点讲解现代文件系统（如ext4, XFS, Btrfs）的数据布局策略、日志机制，以及如何与底层的块存储设备（SSD, NVMe）进行高效通信，包括数据集中的TRIM/UNMAP操作对性能的影响。 第二部分：并发、并行与分布式系统的基础理论 软件系统的性能提升不再单纯依赖于时钟频率的提升，而是依赖于并行化的能力。本部分将从理论和实践层面探讨如何构建能够充分利用多核和多节点优势的软件。 4. 并发编程的陷阱与现代同步原语： 细致考察了并发编程中原子性、可见性和有序性的保证。本书深入剖析了互斥锁（Mutex）、信号量（Semaphore）、屏障（Barrier）的底层实现，特别强调了无锁（Lock-Free）和等待无关（Wait-Free）数据结构的构建，例如基于CAS（Compare-and-Swap）操作的环形缓冲区和队列。同时，讨论了内存模型（Memory Model）在跨平台/跨架构编程中的指导作用。 5. 分布式一致性与共识算法： 离开了单机模型的束缚，系统必须面对网络分区、节点故障等挑战。本书详尽对比了Paxos、Raft、 Zab 等主流共识算法的设计思想、状态机复制过程以及它们的工程实现（如etcd、ZooKeeper）。核心关注点在于“安全性”与“可用性”之间的权衡，以及如何处理“脑裂”情景下的数据一致性。 6. 网络协议栈与高性能数据传输： 深入研究了TCP/IP协议栈在现代高吞吐量网络环境下的局限性。我们将探讨拥塞控制算法（如BBR）如何优化延迟与吞吐量的关系，并介绍零拷贝（Zero-Copy）技术、用户态网络栈（如DPDK）的工作原理，以及RDMA（Remote Direct Memory Access）如何实现远端内存的直接访问，从而绕过内核的网络处理开销。 第三部分：现代软件架构的设计范式与实践 在理解了底层机制后，本部分将目光投向如何利用这些机制构建大规模、可演进的软件系统。 7. 微服务架构的深度剖析： 微服务不仅仅是拆分代码，它涉及跨越网络的复杂交互。本书分析了服务发现、配置管理、API网关的必要性。重点讨论了分布式事务处理的解决方案，例如Saga模式的应用与挑战。同时，对服务间通信的选择（RESTful, gRPC, Message Queues）进行了详尽的性能与语义分析。 8. 可观测性（Observability）的工程化： 在高度分布式的环境中，传统的事后调试已不再可行。本书详细介绍了构建健壮的可观测性系统的三大支柱：日志、指标（Metrics）和分布式追踪（Tracing）。我们探讨了OpenTelemetry等标准如何统一数据采集，以及如何利用时序数据库（TSDB）处理高维度的性能数据。 9. 弹性、容错与混沌工程： 现代系统必须具备从故障中恢复的能力。本章介绍故障注入测试（Chaos Engineering）的方法论，探讨了断路器（Circuit Breaker）、限流（Rate Limiting）和熔断（Fusing）等容错设计模式的实现细节，确保系统在面对不可预测的故障时仍能保持基本服务。 结论：迈向自治系统 《深入理解现代操作系统与软件架构》旨在为读者提供一套完整的思维工具箱，以应对未来十年内软件基础设施的复杂性挑战。本书侧重于原理的深度挖掘、关键技术的权衡分析，以及对前沿工程实践的系统性梳理，是每一位致力于构建下一代高性能、高可靠性计算系统的专业人士的必备参考书。

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如果将市面上的技术书籍比作快餐和正餐，那么这本《大型主机汇编语言程序设计》无疑是一道需要慢火细炖、细细品味的饕餮盛宴。它的阅读曲线是陡峭的，尤其对于那些没有接触过操作系统内核或硬件架构的读者而言，初期会感到吃力。但请相信，一旦跨过了最初的障碍，它所赋予你的能力将是革命性的。我个人最受启发的是关于“代码重定位与链接加载”的章节。作者详尽阐述了静态链接和动态链接在主机环境下的具体实现过程，从符号解析到地址重定位的每一个字节的流转都描述得淋漓尽致，这让我对程序是如何从磁盘进入内存并成功运行的整个黑匣子有了清晰的认识。书中对那些过时的但依然存在于历史遗留系统中的特殊指令集的解析，也展现了作者的广博学识，这使得这本书不仅具有教学价值，更具备了极高的参考和查证价值，是深入理解计算系统工程的宝贵财富。

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阅读本书的过程，更像是一次考古探险，充满了发现的惊喜和对前辈智慧的敬佩。作者在“数据结构在汇编层面的实现”这一部分的处理尤为出色。他没有采用抽象的数据类型描述，而是直接展示了如何用连续的内存块和特定的指针运算来模拟链表、队列乃至简易的B树结构。这种直接面对内存的编程方式，迫使读者重新审视“数据”本身的物理形态。令我印象深刻的是，书中对浮点运算单元（FPU）的介绍部分，作者用非常直观的方式解释了IEEE 754标准在实际硬件操作中的对应关系，包括尾数对齐、指数溢出判断等细节，这比许多专门的数值计算书籍都要清晰明了。此外，书中还收录了大量的调试技巧，比如如何利用硬件断点和内存观察工具来追踪那些“幽灵般”的错误——那些只会偶尔出现，却能让整个系统崩溃的竞态条件。这些实战经验的传授，显示出作者深厚的工程积累，远非纸上谈兵可比。

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坦率地说，我一开始对这本厚重的著作抱有相当的敬畏，毕竟“大型主机汇编”听起来就与现代主流的开发范式相去甚远。然而，阅读体验远远超出了我的预期。作者的叙述风格非常严谨，如同一个经验丰富的老工程师在带着徒弟做实地考察。他没有急于展示那些华而不实的炫技代码，而是花费了大量篇幅去解释“为什么”要用这种方式来组织数据和控制流程。例如，在讲解I/O子系统的同步与异步处理时，书中详细对比了轮询（Polling）与通道程序（Channel Program）的性能差异，并配以详实的时序图，力证了在批处理环境中，高效的I/O管理是系统吞吐量的生命线。这种深入骨髓的底层逻辑剖析，对于那些习惯了操作系统替我们管理一切的现代程序员来说，无疑是一次“回归本源”的洗礼。书中的每一个代码示例都经过了精心打磨，注释详尽到令人发指，甚至连每一个操作数的位移和掩码操作的意图都解释得清清楚楚，这极大地帮助我这种非科班出身的读者建立了坚实的底层认知框架。

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这本书的装帧设计着实让人眼前一亮，封面那种深邃的蓝与沉稳的黑交织出的光影效果，仿佛直指程序底层逻辑的神秘与深邃。内页的纸张质地也相当考究，触感温润而不反光，即便是长时间阅读，眼睛也不会感到明显的疲劳。我特别欣赏作者在章节布局上的匠心独运，从最基础的寄存器结构和寻址模式讲起，循序渐进地过渡到复杂的宏指令设计与中断处理机制。每当我对某个晦涩的概念感到困惑时，总能在紧随其后的插图中找到豁然开朗的感觉。那些图表绘制得极为精细，不仅用颜色区分了不同数据流向，还巧妙地用三维透视图展示了内存块的物理布局，这种可视化处理极大地降低了理解大型机底层架构的门槛。初学者可能需要时间去适应那种特有的汇编语法风格，但一旦掌握了那种节奏感，你会发现自己仿佛获得了直接与硬件对话的能力，这体验是高级语言编程所无法比拟的。作者在书中穿插的那些历史小故事和经典案例，更是为这本技术性极强的著作增添了几分人文色彩，让人在学习枯燥指令的同时，也能感受到计算技术发展史的波澜壮阔。

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这本书的价值，我认为在于其对“系统级思维”的培养作用，而不仅仅是教授一门过时的语言。它更像是一本关于计算哲学和效率极限的教材。书中对中断向量表的解析部分，简直可以称得上是艺术品。作者没有停留在教科书上简单提及“中断发生时PC入栈”的层面，而是深入到了中断控制器（PIC）的硬件触发机制、优先级仲裁过程，以及操作系统内核如何接管并恢复现场的完整生命周期。特别是关于异常处理和守护进程唤醒的章节，作者构建了一个高度复杂的模拟环境，展示了在资源极其受限的条件下，如何通过精妙的软件设计来保证系统的稳定性和原子操作的不可分割性。我特别欣赏作者在讨论性能优化时所展现出的那种“锱铢必较”的精神，每一个时钟周期、每一个内存访问延迟，都被量化分析。读完之后，你再去看任何高级语言的代码，都会不自觉地在脑海中“翻译”出它在底层汇编层面可能产生的等效操作，这无疑是提升编程敏感度的最佳途径。

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