微机原理与汇编语言程序设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:清华大学出版社/北京交通大学出版社

作者:荆淑霞

出品人:

页数:225

译者:

出版时间:2005-10

价格:22.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787810826327

丛书系列:

图书标签:

• 微机原理
• 汇编语言
• 计算机组成原理
• 程序设计
• 计算机科学
• 电子工程
• 8086
• 微处理器
• 汇编
• 计算机基础

深入理解现代软件基石：面向嵌入式与系统开发的高级主题 图书名称： 深入理解现代软件基石：面向嵌入式与系统开发的高级主题 图书简介： 本书旨在为具有一定计算机基础知识，并希望在嵌入式系统、操作系统内核、高性能计算或底层驱动开发领域深耕的读者提供一套全面且深入的技术图谱。它聚焦于现代计算体系结构（从多核到异构计算）下的软件设计哲学、性能优化策略以及系统级编程的复杂性管理，而非停留在传统微处理器指令集的字面教学。 第一部分：现代处理器架构与并行计算模型 本部分将深入剖析当前主流处理器（如x86-64的最新迭代、ARMv8/v9架构，以及特定领域的GPU架构）的设计原理。我们将超越简单的寄存器和寻址模式讲解，重点探讨乱序执行（Out-of-Order Execution）的内部机制、分支预测器的准确性与局限性，以及缓存一致性协议（如MESI、MOESI）如何影响多线程程序的正确性和性能。 缓存层级与内存墙： 详细分析L1、L2、L3缓存的组织结构、延迟特性，以及如何通过数据布局优化（如结构体对齐、缓存行填充）来最大化缓存命中率。我们将探讨伪共享（False Sharing）问题，并提供C++/Rust语言层面的解决方案。 指令级并行（ILP）与向量化： 介绍SIMD（Single Instruction, Multiple Data）技术，如Intel的AVX-512和ARM的NEON。重点不在于背诵指令助记符，而在于理解如何使用编译器内在函数（Intrinsics）或依赖特定编译器优化选项，将串行算法转化为高度并行的向量操作，从而榨取吞吐量。 内存模型与并发原语： 探讨C++20/Rust的内存模型，解释顺序一致性（Sequential Consistency）与松散一致性（Relaxed Consistency）之间的权衡。深入讲解底层同步机制，包括硬件支持的原子操作（Fetch-and-Add, Compare-and-Swap）如何构建无锁数据结构（Lock-Free Data Structures），以及这些结构在极端并发场景下的正确性验证方法。 第二部分：操作系统内核交互与系统调用优化 本部分将视操作系统为资源管理层，而非抽象层，重点关注应用程序如何高效地与内核进行通信，以及内核如何调度和保护系统资源。 进程/线程管理深度剖析： 深入研究上下文切换（Context Switching）的开销，包括寄存器保存、TLB（Translation Lookaside Buffer）的刷新。对比用户级线程（如Go的Goroutines）与内核线程的调度差异，并探讨在实时操作系统（RTOS）环境中，如何处理优先级反转（Priority Inversion）问题。 虚拟内存与地址翻译： 详细阐述多级页表结构、TLB的工作原理。讨论内存映射（mmap）机制在文件I/O、共享内存通信（Shared Memory IPC）中的关键作用，以及如何通过控制页大小（Huge Pages）来减轻TLB压力。 系统调用开销与优化： 分析系统调用（Syscall）进入内核态的过程，识别其中的主要开销来源（如模式切换、参数验证）。介绍如何利用I/O多路复用（如epoll, io_uring）来最小化上下文切换，实现高并发网络服务。尤其对io_uring的异步、零拷贝特性进行详尽的案例分析。 第三部分：低延迟与实时系统设计 本部分关注对时间确定性有严格要求的应用场景，如高频交易、工业控制或音视频实时处理。 中断处理与延迟分析： 区分硬件中断（IRQ）与软中断。讲解中断延迟的构成（中断延迟、禁用中断时间），并介绍如何通过中断亲和性（IRQ Affinity）和中断合并（Interrupt Coalescing）来管理中断负载。 确定性调度： 介绍如截止时间保证（Deadline Guarantees）的概念，对比Rate Monotonic Scheduling (RMS) 和 Earliest Deadline First (EDF) 算法的适用场景。讨论如何通过锁定调度域（Locking Scheduling Domains）和避免调度器抢占来保障关键任务的执行时间。 时钟源与定时精度： 探究不同时钟源（如TSC、HPET、ACPI PM Timer）的精度和漂移特性。讲解如何使用高精度定时器（如`clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC)`）并克服系统抖动（Jitter）的影响。 第四部分：异构计算与数据流编程范式 随着专用加速器成为主流，理解如何高效地在CPU和加速器之间移动数据和调度任务至关重要。 GPU计算模型： 以CUDA/OpenCL为代表，深入理解SIMT（Single Instruction, Multiple Thread）架构。讲解网格（Grid）、块（Block）、线程（Thread）的层次结构，以及共享内存（Shared Memory）与全局内存（Global Memory）之间的性能差异。重点讨论线程束（Warp/Wavefront）调度如何导致分支合并（Divergence）并降低效率。 数据传输瓶颈： 分析CPU与GPU之间PCIe总线的数据传输延迟与带宽限制。介绍零拷贝技术（Zero-Copy）和统一内存（Unified Memory）的实现原理与局限性。 数据流驱动设计： 介绍现代框架（如TensorFlow/PyTorch的底层运行时）如何将复杂的计算图转化为高效的硬件执行序列，强调任务依赖图的设计理念在优化整体吞吐量中的作用。 目标读者： 软件架构师、需要进行深度性能调优的资深工程师、希望进入驱动开发或实时系统领域的计算机科学专业研究生。 本书的特色在于： 不依赖于特定汇编语言的语法学习，而是将重点放在“为什么”和“如何设计”上，即如何利用对底层硬件和操作系统行为的深刻理解，来构建更健壮、更高性能的现代软件系统。全书贯穿大量的性能分析工具（如perf, VTune, Valgrind）使用案例和实际代码片段，引导读者从“能跑”到“跑得快、跑得稳”的转变。

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这本书的装帧设计真是让人眼前一亮，封面采用了深沉的藏蓝色，搭配着烫金的标题字体，一股浓厚的学术气息扑面而来。内页的纸张质感也相当不错，不是那种廉价的反光纸，阅读起来非常舒适，即便是长时间对着屏幕或者纸张，眼睛也不容易感到疲劳。书中在一些关键概念的阐述上，图文并茂的处理方式值得称赞，很多复杂的逻辑结构，通过精美的流程图和对比图示，一下子就变得清晰明了，这对于初学者来说无疑是一个巨大的福音。我特别喜欢作者在章节过渡时的设计，每一次内容的转换都衔接得非常自然，仿佛在进行一场精心编排的知识漫游，而不是枯燥的知识堆砌。而且，书中的字体排版也考虑到了读者的体验，行距和字号都经过了精心的调整，使得阅读体验达到了一个非常高的水准。

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在实操性和代码示例方面，这本书展现出了极高的专业水准和严谨态度。每一个代码块都经过了充分的测试和优化，清晰地注释和详细的步骤说明，使得读者在跟着敲代码时几乎不会遇到“黑箱”式的困惑。我尤其欣赏作者在介绍指令集时，不仅列出了指令本身，还深入探讨了其背后的时序逻辑和资源消耗，这种“知其然，更知其所以然”的教学方法，极大地提升了读者的代码优化能力。书中给出的实验项目设计得非常巧妙，难度适中但又富有挑战性，能够有效检验学习效果，并且这些项目都具有很强的实用价值，让人感觉自己学到的知识是真正能够投入实践的。

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这本书的深度和广度令人印象深刻，它绝不仅仅停留在基础概念的罗列上，而是将理论与实际应用紧密地结合起来，构建了一个非常扎实的知识体系框架。作者对于底层硬件工作原理的剖析，那种层层递进、抽丝剥茧的讲解方式，让人不禁拍案叫绝。很多其他教材中一笔带过的地方，在这里都被详细地展开讨论，比如存储器的层次结构、I/O 端口的寻址机制等，这些细节的丰富程度，足以让一个有经验的工程师也能从中发现新的洞察。更难能可贵的是，书中对一些历史性的技术演进也进行了梳理，这帮助读者更好地理解为什么当前的技术会是现在这个样子，从而建立起更宏观的视角。这本书的理论深度，绝对能支撑起后续更高级别的系统学习。

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从知识体系的完整性来看，这本书做到了面面俱到，结构布局严谨得像一座精密的钟表。它不仅覆盖了核心的微处理器架构知识，还对相关联的外部设备接口、中断处理流程等进行了系统的介绍，形成了一个闭环的学习路径。读者可以清晰地看到从指令的发出，到CPU内部的处理，再到最终数据的输出，整个生命周期是怎样运作的。此外，书中对于不同体系结构之间的对比分析也处理得非常到位，让人能清晰地区分出不同设计思路的优缺点。这种宏观视野的搭建，使得读者在面对未来新的处理器架构时，也能迅速掌握其本质特征，体现了作者在知识架构设计上的深厚功力。

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这本书的语言风格非常独特，它巧妙地在学术的严谨性和口语化的亲和力之间找到了一个完美的平衡点。作者似乎非常懂得读者的困惑点在哪里，总能在关键时刻用一种非常形象和生动的比喻来解释那些抽象的概念，使得原本晦涩难懂的计算机底层逻辑变得妙趣横生。读起来完全没有那种传统教材的枯燥感，更像是在和一位经验丰富的老师进行一对一的深入交流。这种轻松愉快的阅读氛围，极大地降低了学习新知识的心理门槛，让我能够更专注于理解知识本身，而不是被复杂的术语所困扰。这种既专业又不失温度的文字功底，是这本书最让人感到舒服的地方之一。

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