Advanced Assembler Language and MVS Interfaces pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Wiley

作者:Carmine A. Cannatello

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1999-08-24

价格:USD 80.00

装帧:Paperback

isbn号码:9780471361763

丛书系列:

图书标签:

• asm
• 汇编语言
• MVS
• 系统编程
• IBM
• z/OS
• 操作系统
• 汇编器
• 接口
• 编程技术
• 计算机科学
• 底层开发

深入理解现代操作系统与系统级编程：《系统内核架构与低级程序设计》 书籍定位： 本书旨在为系统程序员、操作系统内核开发者、嵌入式系统工程师以及希望深入理解计算机底层运作机制的资深开发者提供一份详尽且实用的技术指南。它聚焦于现代操作系统的核心设计原理、内存管理、进程间通信机制，并结合前沿的低级程序设计技术，帮助读者构建高效、健壮的系统级应用。 核心内容概述： 本书摒弃了对特定过时系统的冗长描述，转而聚焦于普适性的、指导未来开发的系统级概念和实践。全书分为四大主要模块，层层递进，构建起一套完整的系统级知识体系。 第一部分：现代操作系统内核架构与设计哲学 本部分深入剖析当代主流操作系统（如 Linux、BSD 衍生系统，以及对未来微内核架构的展望）的底层结构。我们不局限于描述性介绍，而是侧重于其背后的设计哲学和权衡取舍。 1. 内核模式与用户模式的边界： 详细阐述特权级别（Rings of Protection）在现代 CPU 架构（x86-64, ARMv8）中的具体实现。讨论系统调用（System Calls）的机制，包括上下文切换的开销、系统调用封装（如 glibc 的实现）以及如何通过高效的陷阱/中断处理来最小化用户态到内核态的切换成本。 2. 进程与线程管理： 深入探讨进程调度的复杂性。内容涵盖先进的调度算法，如完全公平调度器（CFS）的核心思想、实时（Real-Time）任务的优先级继承与逆转问题。对轻量级进程（LWP）与用户态线程库（如 NPTL）的内部结构进行解构，分析线程同步原语（互斥锁、信号量、屏障）的原子性保证机制及其在多核环境下的性能表现。 3. 内存管理单元（MMU）的精髓： 这是本书的重点之一。我们将详细分析基于页表（Page Tables）的虚拟内存机制。内容包括 TLB 的工作原理、页错误（Page Fault）的处理流程、按需调页（Demand Paging）的实现细节。此外，章节专门探讨内存保护机制，如 W^X（Write XOR Execute）策略的强制执行，以及如何设计高效的内存分配器（如 Slab/SLUB/Buddy System）以减少外部碎片和内部碎片。 4. 中断与异常处理： 剖析硬件中断控制器（如 APIC）与操作系统内核之间的交互。解释中断描述符表（IDT）的加载与维护，以及中断处理程序的编写规范，强调中断上下文的限制以及如何安全地在中断服务程序（ISR）中进行操作。 第二部分：低延迟与高并发的系统级编程实践 本部分着重于如何利用底层硬件特性编写出高性能、高并发的系统软件。 1. 高效的并发控制与同步： 超越传统的锁机制，本书全面介绍无锁（Lock-Free）和无等待（Wait-Free）数据结构的构建。重点讲解基于 CAS（Compare-and-Swap）操作的原语应用，如何使用内存屏障（Memory Barriers / Fences）来保证跨核心的内存可见性，以及针对特定硬件（如 RCU/Read-Copy-Update）的优化技术。 2. 高性能 I/O 架构： 彻底解析现代异步 I/O 框架。内容涵盖传统的 `select/poll` 的局限性，深入讲解 `epoll` (Linux) 或 `kqueue` (BSD) 的内核实现原理，特别是事件通知机制如何避免轮询开销。对于块设备 I/O，探讨 I/O 调度器（如 Deadline, Noop, BFQ）的工作方式及其对应用性能的影响。 3. 直接内存访问（DMA）与零拷贝技术： 介绍设备驱动程序如何通过 DMA 绕过 CPU，直接在设备和内存之间传输数据。详细分析零拷贝（Zero-Copy）技术在网络栈（如 `sendfile()`, `splice()`）中的应用，计算并展示减少数据拷贝次数带来的性能提升。 第三部分：系统级调试、性能分析与故障诊断 理解代码如何运行在硬件之上，对于调试至关重要。本部分提供了专业级的工具链使用和分析方法。 1. 内核调试技术： 教授使用 KDB/KGDB 或 QEMU 结合 GDB 进行远程内核调试的方法。重点讲解如何设置断点、单步执行进入内核态、检查寄存器状态和内核数据结构（如任务结构体、页表项）。 2. 性能剖析（Profiling）： 介绍基于性能计数器（PMC/PMU）的硬件事件采样技术。讲解如何使用 `perf` 工具进行火焰图生成、缓存未命中分析（Cache Miss Analysis）和分支预测失误统计，从而精准定位代码中的性能瓶颈。 3. 系统追踪与事件记录： 探讨动态追踪框架（如 eBPF/BCC）的强大能力。演示如何编写动态探针（kprobes, uprobes）来追踪任意内核函数或用户函数执行的输入输出和耗时，无需重新编译内核或应用。 第四部分：面向未来的系统软件范式 本书的最后部分展望了系统编程的未来趋势，并提供了面向下一代计算环境的指导。 1. 虚拟化与容器化： 深入研究 Type-1 Hypervisor（如 Xen/KVM）的架构，特别是二层虚拟化（Nested Virtualization）中的性能损耗点。详细解析容器技术（如 Docker, LXC）背后的命名空间（Namespaces）和控制组（Control Groups, cgroups）的内核实现，理解它们如何安全地隔离资源。 2. 安全与沙箱技术： 探讨如何利用硬件特性（如 Intel VT-x/EPT 或 ARM SMMU）增强隔离性。分析 Linux 安全模块（如 SELinux/AppArmor）的 MAC（Mandatory Access Control）模型，以及更细粒度的沙箱技术（如 seccomp）在限制系统调用集合中的作用。 3. 异构计算接口： 讨论如何设计与 GPU、FPGA 等加速器交互的驱动接口。重点介绍统一内存访问（UMA）和异构内存管理协议（如 CXL 规范的初步展望）对未来系统架构的深远影响。 目标读者： 操作系统内核模块开发者、嵌入式系统固件工程师、高性能计算（HPC）程序员、需要深度定制或分析现有操作系统行为的专业技术人员。 本书特点： 强调“为什么”而非仅仅“是什么”。内容严谨，注重从底层硬件架构到上层软件实现的完整逻辑链条。通过大量的源码级解析和架构图示，将抽象的概念具体化，是系统编程领域不可多得的深度参考手册。

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这本书在代码示例的质量和实用性上，也堪称典范。作者提供的每一个汇编代码示例，都经过了精心的设计和严格的测试。它们不仅仅是简单的指令堆砌，而是能够真正反映 MVS 环境下汇编程序的实际编写方式。我印象最深刻的是，作者在讲解文件 I/O 操作时，提供了一个完整的汇编程序示例，该程序能够读取一个文本文件，然后进行简单的处理，最后再将结果写入另一个文件。这个示例涵盖了 MVS 的文件控制块 (FCB)、DD 语句、DCB 语句等关键要素，并且展示了如何使用汇编语言来执行 read、write、close 等文件操作。更重要的是，作者在每个示例之后，都会进行详细的解释，说明代码的每一部分是如何工作的，以及为什么这样写。这让我能够举一反三，触类旁通。我还尝试着修改了一些示例中的参数，观察程序的输出变化，这个过程让我对汇编语言的灵活性和 MVS 接口的强大功能有了更深的体会。

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作者在对 MVS 内部的性能调优方面，也给出了一些非常实用的建议。虽然这本书的主题是汇编语言和 MVS 接口，但作者并没有忽略性能的重要性。他分享了一些在汇编语言编程中提高效率的技巧，例如，如何选择最优的指令序列，如何减少不必要的内存访问，如何利用 CPU 的流水线特性等等。他还提到了 MVS 的一些性能监控工具，例如，SPUFI、TSO/MON 等，并且展示了如何利用这些工具来分析程序的性能瓶颈。我尝试着将书中提到的某些调优技巧应用到我之前编写的一些简单汇编程序中，发现确实能够带来一定的性能提升。这让我意识到，即使是底层语言，也存在着巨大的优化空间，而这本书恰好为我打开了这扇门。

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总的来说，这本书是一本不可多得的 mainframe 系统编程的宝典。它不仅内容翔实、逻辑严谨，而且讲解深入浅出、图文并茂。无论是对于想要深入了解汇编语言和 MVS 操作系统的工作原理的初学者，还是对于希望提升自身系统编程技能的资深开发者，这本书都具有极高的参考价值。它让我对 mainframe 的底层运作机制有了更深的理解，也激发了我对系统编程的浓厚兴趣。我会在未来的工作中，经常翻阅这本书，从中汲取养分，不断提升自己的专业能力。这本书不仅仅是一本技术书籍，它更像是一本引路书，为我指明了在 mainframe 世界中探索前进的方向。

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这本书的结构设计也十分合理。作者将整个知识体系划分成了若干个逻辑清晰的章节，每个章节都专注于一个特定的主题，并且前后章节之间有着紧密的联系，形成了一个完整的知识链条。从汇编语言的基础指令集，到 MVS 的核心服务调用，再到高级的系统编程技巧，每一个环节都安排得恰到好处。我尤其喜欢作者在每章结尾处设置的“思考题”或“练习题”，这些题目往往能够引导读者去回顾和巩固本章所学知识，并且能够激发读者进一步的探索欲望。我经常会花时间去思考和尝试解答这些题目，这不仅加深了我对知识的理解，也锻炼了我的实际编程能力。这种结构化的学习方式，让我在阅读过程中能够始终保持清晰的思路，不会感到迷失或混乱。

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这本书最让我称道的一点是，它没有回避那些晦涩难懂的概念。相反，作者以一种非常坦诚的态度，将那些复杂的 MVS 内部机制，例如，汇编语言如何与 MVS 的事件驱动机制协同工作，或者如何在汇编程序中处理异步 I/O 操作等，都一一进行了深入的剖析。他通过绘制清晰的流程图和数据流图，将这些抽象的概念具象化，让读者能够更直观地理解。我尤其记得在讲解 MVS 的存储保护机制时，作者详细阐述了区域保护、键保护等概念，并且展示了如何在汇编语言中通过访问控制指令来与这些机制进行交互。这对于理解 MVS 的安全性和稳定性至关重要。作者的讲解方式，并非是简单的罗列事实，而是引导读者去思考，去探究，去理解这些机制背后的逻辑。这让我感觉自己不仅仅是在被动地接受知识，更是在主动地探索和学习。

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这本书的封面设计给我留下了深刻的印象。深邃的蓝色背景，搭配银色的立体字体，散发出一种专业而又权威的气息。封面上“Advanced Assembler Language and MVS Interfaces”这几个字，仿佛一把金钥匙，预示着即将开启一段探索 mainframe 核心奥秘的旅程。我是在一个偶然的机会下，在一家专门销售技术书籍的在线书店看到了它。当时，我正着迷于对计算机底层原理的理解，尤其对汇编语言及其与操作系统交互的方式充满了好奇。这本书的标题，恰好击中了我的痛点，让我觉得它就是我一直在寻找的答案。拿到书后，迫不及待地翻开，纸张的质感良好，印刷清晰，没有任何毛刺或污点，这让我对出版社的专业度和对读者的用心程度有了初步的好感。我尤其欣赏封面设计上没有使用那些浮夸的、与内容无关的图像，而是直接将书籍的核心主题以一种简洁而有力的方式呈现出来，这让我觉得作者和出版社都非常务实，专注于内容的深度和价值，而非表面的噱头。在接下来的阅读过程中，这种对细节的关注感也贯穿始终，让我对接下来的学习充满期待。

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这本书在处理错误和异常方面，也提供了非常有价值的指导。在 mainframe 环境下，程序的健壮性是至关重要的。作者详细阐述了如何在汇编语言程序中捕获和处理 MVS 抛出的各种异常，例如，非法指令、无效地址访问、算术溢出等等。他不仅介绍了 MVS 的异常处理机制，例如，异常中断处理程序、异常处理表 (ESTAE, ESTAI) 等，还提供了如何在汇编语言中编写自定义异常处理程序的示例。我尝试着在书中的示例程序中故意制造一些错误，然后观察异常是如何被捕获和处理的。这个过程让我深刻体会到了 MVS 强大的异常管理能力，以及如何在汇编语言层面利用这些能力来提高程序的可靠性。作者还强调了良好的错误日志记录的重要性，并且展示了如何在汇编程序中记录详细的错误信息，以便于事后分析和调试。

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在开始阅读这本书的第一个章节时，我就被作者严谨的逻辑和清晰的思路所折服。他并没有一开始就抛出复杂的概念，而是从基础的汇编指令集开始，层层递进，逐步引导读者深入了解其工作原理。对于那些初次接触汇编语言的读者来说，这种循序渐进的学习方式无疑是至关重要的。作者不仅解释了每个指令的功能，还深入剖析了它们在不同场景下的应用，并通过大量的代码示例来佐证理论。这些示例都经过精心设计，既能充分展示指令的特性，又不会过于冗长而分散读者的注意力。更值得称赞的是，作者在讲解过程中，时刻不忘将汇编语言与 MVS 这个特定的操作系统环境联系起来。他详细阐述了如何在 MVS 环境下编写和调试汇编程序，以及如何利用汇编语言来调用 MVS 提供的各种服务。这种将理论与实践紧密结合的方式，让我在学习过程中能够获得更直观的感受，并且能够迅速将所学知识应用于实际的编程任务中。这本书的优点不仅仅在于知识的传授，更在于它培养了读者一种独立思考和解决问题的能力。

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作者在对 MVS 内部数据结构的处理方面，也展现出了非凡的功力。他不仅仅停留在对汇编指令的表面解释，更是深入到 MVS 操作系统内部的数据组织方式。例如，在讲解如何访问和修改任务控制块 (TCB) 或服务请求块 (SRB) 时，作者详细剖析了这些数据结构的格式、字段含义以及在不同场景下的用途。他通过生动的代码示例，展示了如何利用汇编语言的指针和偏移量来精确地定位和操作这些内存区域。这对于理解 MVS 的进程管理、线程调度以及异常处理机制非常有帮助。我尤其欣赏作者在讲解过程中，会适时地插入一些关于 MVS 内部实现细节的讨论，例如，如何处理中断、如何进行内存分页、如何实现虚拟地址到物理地址的转换等等。这些看似“高级”的内容，在作者的讲解下，变得清晰易懂。通过这些讲解，我不仅学会了如何在汇编语言层面与 MVS 进行交互，更重要的是，我开始理解 MVS 操作系统本身是如何运作的，这对于我日后进行系统级调试和性能优化提供了坚实的基础。

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这本书在讲解 MVS 接口方面，给我留下了极为深刻的印象。作者对 MVS 操作系统的内部结构和工作机制有着非常透彻的理解，并且能够以一种非常系统化的方式将其展现在读者面前。他详细解释了 MVS 的各种核心组件，例如作业控制语言 (JCL)、任务管理、存储管理、I/O 管理等等，并且重点阐述了汇编语言如何与这些组件进行交互。例如，在讲解如何通过汇编语言调用 MVS 系统宏时，作者不仅列出了相关的宏指令，还深入分析了宏的参数含义、执行过程以及返回值，甚至还提供了如何处理异常情况的详细指导。这种深入浅出的讲解方式，让我对 MVS 的运作原理有了前所未有的清晰认识。我特别喜欢作者在书中对“服务调用”这个概念的解释，他将汇编语言的调用视为一种低层次的接口，而 MVS 提供的系统宏则是一种标准化的服务接口。通过这种方式，我才真正理解了汇编语言在系统编程中的重要性，以及它如何成为连接应用程序和操作系统之间的桥梁。

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