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

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页数:327

译者:

出版时间:2008-4

价格:28.50元

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isbn号码:9787121059902

丛书系列:

图书标签:

• 社会学
• 微机原理
• 汇编语言
• 计算机组成原理
• 8086
• 汇编
• 计算机基础
• 电子工程
• 计算机科学
• 微处理器
• 编程

跨越时代的技术瑰宝：一部关于现代计算机体系结构的深度探索 书籍名称：深入理解计算机系统：从硬件到软件的架构之旅 书籍简介： 本书并非一本关于微机原理或汇编语言的入门教程，它致力于构建一座坚实的桥梁，连接抽象的软件世界与底层的硬件实体。这是一部面向对计算机系统有更高阶理解需求，渴望洞察现代处理器、内存、操作系统乃至编译器如何协同工作的专业人士与进阶学习者的著作。全书以“系统”为核心视角，系统地剖析了现代计算机体系结构的复杂性和优雅性。 第一部分：比特与逻辑的基石——数字系统与处理器设计 本部分将我们带回计算的最初形态。我们不探讨汇编指令集的具体语法，而是深入研究数字逻辑设计的精髓。内容涵盖了布尔代数、组合逻辑电路（如加法器、多路选择器）和时序逻辑电路（如寄存器、计数器）的原理。重点在于理解这些基础元件如何被组合成一个功能完备的算术逻辑单元（ALU）。 随后，我们将焦点转向数据表示的深层含义。超越简单的整数和浮点数，我们将详细分析IEEE 754浮点标准的实际应用、二进制补码的实现细节，以及在不同架构中（如x86、ARM）对特殊数据类型（如向量数据）的处理机制。 核心章节将彻底解构中央处理器（CPU）的微架构。我们将抛开对特定汇编语言的依赖，转而关注处理器流水线的工作原理。深入探讨指令级并行（ILP）技术，如指令调度、分支预测（包括复杂的动态分支预测算法）以及乱序执行（Out-of-Order Execution）如何最大化计算吞吐量。我们不仅会介绍哈佛和冯·诺依曼结构的区别，更会分析现代高性能处理器如何通过混合架构来克服传统瓶颈。 第二部分：内存的层级结构与数据访问的挑战 本卷是理解系统性能的关键所在。我们关注的不是如何编写特定的内存操作汇编指令，而是内存子系统的整体设计哲学。我们将详细阐述存储器层次结构的必要性，从寄存器到固态硬盘的每一个层级。 缓存理论是本部分的核心。我们将系统地介绍SRAM与DRAM的工作特性，以及多级缓存（L1, L2, L3）的设计目标和冲突。深入探讨缓存映射策略（直接映射、全相联、组相联）以及替换算法（如LRU的硬件实现）。更重要的是，我们将分析缓存一致性协议（Cache Coherence Protocols），如MESI协议，以及在多核环境中，这些协议如何确保数据视图的统一性，以及它们对程序性能的深远影响。 此外，本书还涵盖了虚拟内存的机制。我们将详细解析页表（Page Table）的结构、TLB（Translation Lookaside Buffer）的作用、缺页中断（Page Fault）的处理流程，以及操作系统如何利用硬件支持实现高效的地址转换和内存保护。这部分内容着重于系统软件与硬件交互的界面，而非操作系统的具体内核实现。 第三部分：连接与I/O：系统通信与外部交互 本部分关注的是数据如何在处理器、内存和外部设备之间流动。我们不会讲解特定的I/O端口读写指令，而是专注于总线结构（Bus Architectures）的设计原则，包括仲裁机制和总线事务的同步。 深入探讨中断（Interrupts）和异常（Exceptions）的处理机制。这不仅是硬件响应外部事件的方式，也是操作系统进行上下文切换的基础。我们将分析中断控制器的工作模式，以及如何保证实时性和可预测性。 对于高性能I/O，本书将聚焦于直接内存访问（DMA）。我们将阐述DMA控制器如何解放CPU，使其能专注于计算任务，并分析现代I/O接口（如PCI Express）的结构和序列化协议，理解它们如何实现高带宽的数据传输。 第四部分：编译、链接与运行时环境的抽象 本部分将视线从纯硬件转向软件如何高效地利用硬件。我们探讨编译器如何将高级语言翻译成机器码，重点在于指令选择和寄存器分配的优化过程。理解编译器如何利用目标架构的特点（如特定的向量指令集或流水线深度）来生成高效的机器代码，是性能调优的基础。 我们还将分析程序在内存中的布局（代码段、数据段、堆、栈）的加载过程。深入研究链接器在解决符号引用、重定位代码方面的作用。 最后，本书将探讨系统调用接口（System Call Interface）作为应用程序与受保护的操作系统内核之间的唯一桥梁。我们将解析系统调用的底层机制，包括用户态到内核态的转换过程，以及现代CPU如何通过特定的指令集（而非简单的跳转）来实现这种安全切换，确保系统的稳定运行。 总结： 《深入理解计算机系统：从硬件到软件的架构之旅》旨在提供一个全面的、跨层次的视角。它关注的是“为什么”——为什么需要缓存、为什么需要虚拟内存、为什么流水线会遇到分支预测的难题。读者将获得洞察现代高性能计算设备核心机制的能力，从而能够编写出真正理解底层约束、充分发挥硬件潜能的软件。这不是一本教授“如何做”的速成手册，而是一部阐释计算科学基础原理的深度指南。

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