PC机汇编语言实战精解 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:南开大学出版社

作者:李春生

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1999-10-01

价格:30.0

装帧:平装

isbn号码:9787310012848

丛书系列:

图书标签:

• 汇编语言
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《现代嵌入式系统中的内存管理与虚拟化技术》 图书简介 在当今飞速发展的计算领域，从高性能服务器到资源受限的物联网设备，内存管理和虚拟化技术构成了现代系统架构的基石。本书旨在深入剖析这些复杂而至关重要的底层机制，为读者提供一套全面、实用的知识体系，以应对当前和未来嵌入式及通用计算环境中的挑战。 第一部分：现代内存管理基石 本部分聚焦于操作系统内核如何有效地管理物理和虚拟地址空间，这是构建任何复杂系统的先决条件。 第一章：物理内存的组织与分配策略 我们将从硬件层级入手，详细介绍 DRAM 存储器的基本结构、访问时序以及现代内存控制器的作用。重点探讨操作系统的物理内存抽象层（如 Buddy System、Slab 分配器），分析它们在处理不同粒度内存请求时的性能权衡与碎片化控制机制。书中将通过对比 Linux 内核和主流实时操作系统（RTOS）中的具体实现，阐释区域化分配（Zone Allocation）在异构内存系统中的必要性。此外，我们将深入研究内存初始化过程，以及现代 CPU 缓存层次结构（L1、L2、L3）对内存访问性能的决定性影响。 第二章：虚拟内存与地址翻译机制 虚拟内存是现代操作系统的核心抽象。本章将详尽阐述 MMU（内存管理单元）的工作原理，特别是页表（Page Table）的结构和多级查询过程。我们将详细解析 x86-64 和 ARMv8 架构下页表的设计差异，包括两级、三级以及四级页表带来的 TLB（Translation Lookaside Buffer）命中率优化。内容将涵盖地址空间布局随机化（ASLR）的实现细节及其在安全领域的意义，以及如何通过硬件辅助（如 Intel 的 EPT 或 AMD 的 RVI）来加速虚拟化环境下的地址转换。 第三章：内存保护与访问控制 内存保护是系统稳定性和安全性的生命线。本章深入探讨权限模型，包括用户态和内核态的特权级别（Rings/Exception Levels）。我们将分析如何利用页表中的权限位（Read/Write/Execute/User/Supervisor）来强制执行访问策略。此外，本书还将讲解内存访问违例（如缺页异常 Page Fault）的处理流程，包括内核如何捕获异常、查找正确的处理程序，以及在必要时如何进行内存映射（mmap）的动态建立或错误报告。 第二部分：高级内存管理技术 在基础之上，本部分将深入探讨针对高性能和高并发场景所设计的复杂内存管理技术。 第四章：内存映射与文件 I/O 我们详细研究 `mmap` 系统调用在用户空间与内核空间之间建立映射关系的机制。内容涵盖惰性分配（Demand Paging）如何延迟物理页的分配，从而提高程序启动速度。针对文件 I/O，我们将对比直接 I/O（Direct I/O）和带缓冲的 I/O，分析 `readahead` 算法如何预测应用需求，并展示内核如何管理 Page Cache，以实现高效的文件读写操作，减少对物理磁盘的访问频率。 第五章：内核内存的特殊化管理 内核本身需要管理其内部数据结构，这要求一套与用户进程不同的、更高效的分配机制。本章重点分析 Slab/SLUB 分配器，解释它们如何解决内核对象分配中的初始化开销和内部碎片问题。此外，我们将探讨内存池（Memory Pools）的设计，以及在 NUMA（非统一内存访问）架构下，内核如何优先分配与特定 CPU 核心相近的本地内存，以最小化跨节点通信延迟。 第六章：内存同步与一致性模型 在多核系统中，对共享内存的并发访问必须得到正确同步。本章将详细介绍内存屏障（Memory Barrier/Fence）的概念，解释不同架构（如 x86 的 Total Store Order 与 ARM 的弱序模型）下的屏障指令（如 `sfence`, `mfence`, `dmb`）的精确语义。我们将分析锁原语（Lock Primitives）如何基于原子操作（如 CAS - Compare-and-Swap）构建，并讨论无锁数据结构（Lock-Free Data Structures）在设计中如何规避死锁风险，实现高并发性能。 第三部分：虚拟化环境下的内存隔离与共享 虚拟化技术是云计算和现代基础设施的核心。本部分专门探讨 Hypervisor 如何管理 Guest 操作系统对内存的请求。 第七章：全虚拟化中的内存仿真 在完全虚拟化（如基于 Type 2 Hypervisor 的场景）中，Hypervisor 必须模拟物理硬件。本章深入研究影子页表（Shadow Paging）的原理，解释 Guest OS 维护的页表（GVA 到 GPA 的映射）如何被 Hypervisor 拦截，并转化为 Hypervisor 维护的二级页表（GPA 到 HVA 的映射）。我们将分析性能瓶颈，特别是 TLB 维护和上下文切换对性能的影响。 第八章：硬件辅助虚拟化与二级地址翻译 现代 CPU 引入的硬件辅助技术极大地简化了内存虚拟化。本章聚焦于 Intel EPT (Extended Page Tables) 和 AMD RVI (Rapid Virtualization Indexing)。我们将详细解析二级地址翻译流程：CPU 如何使用 Guest 物理地址（GPA）作为索引，通过硬件自动查询 Nested Page Table 来直接获得 Host 物理地址（HVA），从而绕过 Hypervisor 的干预。这部分内容将提供实际的性能对比数据，说明硬件辅助带来的巨大效率提升。 第九章：内存共享、实时性与 Overcommit 本章讨论虚拟化中的内存优化策略。内容包括透明页共享（Transparent Page Sharing, TPS）的去重机制及其潜在的安全风险。我们将探讨在实时虚拟化（RT-VM）中，如何通过内存预留（Memory Pinning）和保证固定延迟的内存访问来满足硬性实时性需求。最后，对内存超额分配（Overcommit）技术进行批判性分析，探讨其在提高资源利用率的同时，可能导致的系统不可预测性和 Thrashing 现象。 第十章：内存虚拟化在容器化中的应用 最后，本书将视角转向轻量级虚拟化——容器技术。我们将分析 Linux Cgroups V2 如何通过内存控制器（Memory Controller）对进程组进行资源限制和配额管理。对比传统 Hypervisor 的地址隔离，容器更多地依赖于命名空间（Namespaces）和资源限制。本章将深入讲解容器内进程如何看到一个“伪物理”内存视图，以及内核如何在不同容器间公平地调度物理页，避免“邻居效应”（Noisy Neighbor）。 本书面向操作系统内核开发者、嵌入式系统工程师、虚拟化技术研究人员，以及所有希望深入理解现代计算系统内存底层机制的专业人士。通过结合理论分析、硬件特性剖析和实际代码逻辑的阐述，读者将能够构建更健壮、更安全、性能更优的软件系统。

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我曾尝试阅读过一些老旧的汇编教材，结果常常是学了一堆过时的指令和不适用的编程范式，读完后感觉像是穿越回了上个世纪。而《PC机汇编语言实战精解》的编排方式却非常贴合现代x86/x64架构的思维。它虽然以“PC机”为名，但其核心思想和对**内存分段、保护模式过渡**的讲解，对于理解现代64位操作系统的运行逻辑打下了坚实的基础。书中没有过度纠缠于那些已经被淘汰的16位实模式的琐碎细节，而是将重点放在了**如何从底层安全地过渡到保护模式**，以及如何与更高层的结构（如C语言代码）进行**混合编程**。这种前瞻性的视角非常宝贵。通过书中关于**外部函数接口（ABI）**的讲解，我终于明白了C语言的栈帧是如何在汇编层面被构建和销毁的。这种跨语言的理解能力，极大地增强了我调试复杂程序的能力，当C语言程序崩溃时，我不再只是查看崩溃地址，而是能回溯到汇编层面的寄存器状态，从而更快地定位到深层次的逻辑错误。

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这本《PC机汇编语言实战精解》简直是为我这种从高级语言入门的“半吊子”程序员量身定制的秘籍。我之前总觉得汇编这玩意儿离我太远，代码晦涩难懂，全是些寄存器和内存地址的数字游戏。直到我翻开这本书，才发现原来底层的逻辑可以被拆解得如此清晰。作者并没有一开始就抛出那些让人头皮发麻的复杂指令集，而是循序渐进地从最基础的CPU工作原理讲起，像一位耐心十足的老师傅在手把手教你打铁。特别是书中对于如何**直接操作硬件端口**的章节，那种醍醐灌顶的感觉难以言喻。我记得有一段讲到如何用汇编直接控制显卡的某个寄存器来改变屏幕颜色，那种“我正在直接和机器对话”的成就感，是写C++或Python时完全无法体会的。这本书的实战性极强，不是那种纯理论的堆砌，而是每一步都有明确的示例代码和运行结果分析，让我这个原本对底层敬而远之的人，也敢于撸起袖子，亲自动手调试那些昔日看来高不可攀的程序。对于想要深入理解操作系统启动过程、驱动程序编写的爱好者来说，这本书绝对是绕不过去的坎儿，它真的把汇编的“黑盒子”揭开了，露出了里面精密的机械结构。

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说实话，我抱着一种“试试看”的心态开始阅读这本关于汇编的著作，毕竟市面上很多所谓的“实战”书籍，内容要么过于陈旧，要么就是照搬官方手册的条文。但《PC机汇编语言实战精解》给我的感觉是**焕然一新且极具穿透力**。它似乎有一种魔力，能把那些冷冰冰的机器码赋予鲜活的生命力。我尤其欣赏作者在讲解**中断机制**和**内存管理**时的那种洞察力。在讲解INT 21H等DOS中断服务时，作者没有止步于调用函数的表面，而是深入剖析了这些中断背后的**系统调用流程**和**堆栈操作**，这对我理解现代操作系统中系统调用的起源至关重要。书中的代码示例不仅能跑，而且注释极其到位，即便是初次接触汇编的读者，也能通过对照阅读，迅速建立起程序执行流的图像。读完关于堆栈帧结构的几章后，我对函数调用和参数传递的理解彻底上了一个台阶，以往在高级语言中默认处理的那些“幕后工作”，现在都能在汇编层面被我清晰地追踪到了。这本书的价值在于，它不仅仅教你“怎么写”汇编，更重要的是教你“为什么这么写”以及“机器是如何执行的”，这是一种更高维度的学习体验。

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我是一个对系统性能优化有着狂热追求的开发者，我一直相信，真正的性能瓶颈往往藏匿在汇编层面的低效指令中。因此，我毫不犹豫地入手了《PC机汇编语言实战精解》，希望能在书中找到一些优化代码的“独门秘籍”。这本书没有让我失望，它用大量的篇幅对比了**不同指令序列的执行效率**，并结合具体的时钟周期分析，揭示了某些看似相似的汇编操作在性能上的巨大差异。特别是关于**浮点运算单元（FPU）**的使用和**SSE/AVX指令集**的初步介绍（虽然篇幅有限，但点到为止，指明了方向），让我对现代CPU的并行处理能力有了更直观的认识。书中那种对**代码紧凑性和执行速度的极致追求**，深深地感染了我。与其说是学习一门语言，不如说是在学习一种**对计算资源敬畏和精打细算的思维方式**。我甚至开始尝试将一些关键算法的热点代码段用汇编重写，那种将程序性能压榨到极限的快感，是任何编译器优化都无法比拟的——因为你掌控了每一个时钟周期。

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从一个纯粹的软件架构师的角度来看，这本书最大的价值在于它提供了一个**完整的、可验证的底层视角**。在设计大型软件系统时，我们总是倾向于使用各种抽象层来屏蔽复杂性，但这种过度抽象有时也会导致我们对系统的脆弱性缺乏敬畏。阅读《PC机汇编语言实战精解》就像是给我的软件设计思维做了一次彻底的“去噪”处理。我特别喜欢书中对**异常和陷阱处理**的深入分析，这让我对系统级的错误恢复机制有了全新的认识。它不仅仅是告诉我们如何处理一个除零错误，而是细致地展示了CPU是如何捕获这个事件，并将控制权交给操作系统内核的整个过程。这种对**事件驱动和状态机**在最底层是如何运作的描绘，对于任何试图设计健壮、容错系统的工程师来说，都是无价的经验。这本书的行文风格沉稳而严谨，不带任何浮夸的辞藻，只专注于呈现事实和逻辑，正是我所推崇的硬核技术书籍的典范。读完它，我感觉自己的技术视野不再局限于屏幕上的高层代码，而是延伸到了硅片和电流的层面。

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我第一本汇编语言的入门教程，太经典了，一提起就内牛满面。

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