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出版者:

作者:丁辉 编

出品人:

页数:279

译者:

出版时间:2009-3

价格:27.00元

装帧:

isbn号码:9787121080333

丛书系列:

图书标签:

• 汇编
• 汇编语言
• 程序设计
• 计算机科学
• 底层编程
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• 编程入门
• 计算机基础
• 技术

深入解析现代操作系统与系统级编程 图书名称： 深入解析现代操作系统与系统级编程 作者： [此处可虚构一位资深计算机科学家或资深系统架构师的名字] 出版社： [此处可虚构一家专业计算机图书出版社的名称] --- 内容简介： 本书旨在为读者提供一个全面而深入的视角，剖析当代主流操作系统（如Linux、Windows内核的某些关键概念，以及macOS的底层机制）的设计原理、实现细节及其对上层应用的影响。我们聚焦于操作系统如何管理核心资源——进程、内存、文件系统和I/O设备——并探讨这些管理策略背后的权衡与优化。本书的深度和广度超越了基础操作系统的介绍，力求揭示现代计算基础设施的心脏地带。 第一部分：系统架构与底层抽象 本部分首先建立坚实的理论基础，介绍计算机体系结构（特别是现代x86-64/ARM架构）如何与操作系统紧密耦合。 1. 处理器模式与异常处理： 我们将详细探讨特权级别（Ring 0, Ring 3）的意义及其在隔离用户空间和内核空间中的作用。深入分析中断（Interrupts）和异常（Exceptions）的生成、向量化过程，以及操作系统如何接管控制流以响应硬件事件或软件错误。这包括对中断描述符表（IDT）和系统调用表的深入解读。 2. 内存管理单元（MMU）的奥秘： 内存管理是操作系统的核心。本章将详尽阐述虚拟内存的概念，包括页表结构（多级页表）、TLB（转换后援缓冲器）的工作机制、地址转换的完整流程。重点讨论操作系统的内存分配策略，如伙伴系统（Buddy System）和slab分配器，以及它们如何优化缓存局部性和减少外部碎片。我们将分析内存保护（Segmentation vs. Paging）的演进和现代系统中的实现。 3. 硬件上下文切换与线程模型： 理解进程和线程的真正区别，必须深入到硬件层面。本章将分解上下文切换的完整步骤，包括保存和恢复寄存器状态、刷新TLB，以及调度器如何利用硬件计时器。我们还将讨论用户级线程与内核级线程的映射关系，以及轻量级进程（LWP）在不同操作系统中的角色。 第二部分：并发控制与资源调度 本部分的核心在于阐述操作系统如何协调多个并发执行流，确保系统资源的公平、高效和正确使用。 4. 现代进程调度策略： 我们将超越简单的轮转（Round-Robin），深入研究公平共享调度器（CFS，在Linux中）的工作原理。分析优先级继承、实时调度（如POSIX实时扩展）以及如何处理I/O密集型与CPU密集型任务的混合负载。此外，对调度延迟和吞吐量的度量与优化方法也将被详述。 5. 同步原语与并发编程陷阱： 本章重点剖析内核实现的关键同步机制。详细解析互斥锁（Mutex）、信号量（Semaphore）、屏障（Barrier）和条件变量（Condition Variables）的底层实现，包括无锁（Lock-free）和低锁（Low-lock）技术在高性能内核中的应用。针对并发编程中常见的死锁、活锁、竞态条件等问题，提供系统级的诊断和预防措施。 6. 内存一致性与缓存效应： 随着多核CPU的普及，理解内存模型至关重要。本章将探讨处理器缓存（L1/L2/L3）的一致性协议（如MESI/MOESI）如何影响程序执行的可见性。分析操作系统如何利用内存屏障（Fences）指令来强制执行特定的内存访问顺序，确保跨核心操作的正确性。 第三部分：持久化与系统I/O 本部分转向数据如何在主存与外部存储设备之间流动，以及操作系统如何抽象复杂的I/O硬件。 7. 文件系统的结构与语义： 从磁盘扇区到文件句柄，本章详细解析现代文件系统的核心组件。深入研究日志结构文件系统（如Ext4, NTFS）的恢复机制，并分析写入操作的原子性和持久性保证。讨论inode结构、目录查找机制以及文件系统的缓存策略（如Page Cache）。 8. 块设备驱动与I/O调度： 理解应用程序的`read()`/`write()`调用最终如何转化为硬件操作。本章剖析块设备的抽象层，特别是I/O调度器（如Deadline, NOOP, CFQ/BFQ）如何优化磁盘寻道时间，提高随机I/O和顺序I/O的效率。我们还将探讨异步I/O（AIO）模型及其在高性能服务器中的应用。 9. 网络协议栈的内核实现： 本章探讨操作系统如何处理网络数据包。从网络接口卡（NIC）中断处理开始，深入内核的套接字（Socket）接口、TCP/IP协议栈的处理流程。分析零拷贝（Zero-Copy）技术如何通过DMA和特定的内核API减少数据在内核缓冲区和用户缓冲区之间的不必要拷贝，提升网络吞吐量。 第四部分：内核模块与扩展性 最后，本部分关注如何扩展和定制操作系统内核的功能，以及系统调用的安全边界。 10. 系统调用接口与安全边界： 系统调用（Syscalls）是用户空间与内核空间交互的唯一受控途径。我们将详细分析系统调用入口的机制、参数传递的安全检查，以及如何实现对系统资源的细粒度控制。讨论安全增强技术（如Sandboxing和Capability-based Security）如何限制系统调用的范围。 11. 内核模块的动态加载与调试： 针对Linux内核，本章探讨如何使用内核模块（LKM）来动态地插入新的设备驱动或文件系统功能。强调在内核空间编程时的复杂性、调试工具（如KDB/KGDB）的使用，以及版本兼容性带来的挑战。 目标读者： 本书适合具有C/C++基础的系统程序员、操作系统课程的高年级本科生或研究生、内核开发者、以及所有希望从应用层“向下看”的软件工程师。阅读本书需要对计算机体系结构有基本的了解。本书侧重于原理的深度挖掘和现代实现的剖析，而非特定操作系统版本的使用手册。 通过本书的学习，读者将能够深刻理解计算任务是如何在硬件之上高效、安全地运行，为开发高性能、高可靠性的系统级软件打下坚实的基础。

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这本书的价值，远超其书本本身的定价。它不仅仅是一本技术手册，更像是一份关于计算机体系结构的深度访谈录。我最欣赏的是作者在探讨特定指令集时，所展现出的历史洞察力。他会穿插介绍某些指令集是如何在特定历史时期被设计出来的，以及它们在现代计算环境中的局限性或优势。这种“带着历史眼光看技术”的叙事角度，让枯燥的技术名词瞬间鲜活起来。例如，书中对段寄存器和平面内存模型的演变讨论，不仅讲解了如何使用，更解释了为什么会出现这种设计，以及这种设计如何影响了后来的操作系统架构。这种宏大的视角，帮助我跳出了单纯的“编程”层面，上升到了“工程哲学”的高度。对于那些想要深入理解操作系统内核、编译器设计，或者仅仅是想在自己的领域中追求极致性能的工程师来说，这本书提供的不仅仅是知识，而是一种看待计算问题的全新、更深层次的框架。

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坦白说，我拿到这本书时是带着一丝怀疑的，毕竟现在哪个主流的开发工作还需要直接写汇编呢？然而，阅读体验完全颠覆了我的固有观念。这本书的视角非常独特，它没有执着于“让读者成为汇编程序员”，而是将汇编语言定位为理解计算机科学基石的“钥匙”。书中的章节安排，非常注重理论与实践的平衡，但更偏重于后者所带来的系统性理解。例如，它用大量的篇幅去解释中断处理的流程和系统调用（syscall）的底层机制，这些内容在学习操作系统原理时常常是一笔带过，但在本书中却被剖析得淋漓尽致。作者的文笔流畅且充满激情，读起来毫无压力，甚至带着一种探索未知领域的兴奋感。他对“为什么”的追问，远多于“怎么做”的指令罗列。读完后，我不仅对寄存器有了更深的理解，更重要的是，我开始理解编译器是如何将我的C++代码转换成机器码的，这极大地提升了我对高级语言代码效率的判断力。

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我接触过好几本号称是“权威”的汇编教材，但大多都是堆砌手册式的资料，读完后感觉脑子里塞满了术语，却依然不知道如何“下手”。而这本《汇编语言程序设计》则完全不同，它充满了实战的智慧。作者显然不是一个只停留在理论层面的学者，他更像是一个在战场上摸爬滚打出来的老兵。书中大量的代码示例，不是那种为了演示某个功能而写的玩具代码，而是非常贴近实际应用场景的片段。比如，他对高效循环结构的优化分析，以及如何利用特定的寻址模式来加速数据传输，这些都是教科书里很少会详细展开的“内功心法”。更让我惊喜的是，书中对调试技巧的介绍，简直是救命稻草。很多时候，汇编程序的错误难以追踪，但作者提供的调试流程和排错思路，让我迅速定位了困扰我多时的段错误问题。这本书的价值，不在于你背下了多少指令，而在于它教会你如何像机器一样去思考，去优化，去精简。对于想进入嵌入式、系统内核或者高性能计算领域的人来说，这本书是绕不开的“必经之路”。

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这本《汇编语言程序设计》读起来真是一次思想的洗礼。我原以为汇编这种底层的东西会枯燥乏味，但作者的叙述方式简直是化腐朽为神奇。他没有将我们直接扔进那些晦涩难懂的寄存器和内存地址里，而是像一位耐心的老工程师在手把手地教导学徒。书的结构安排得非常精妙，从最基础的二进制和十六进制概念入手，逐步过渡到指令集的剖析，每一步都留有足够的空间让你消化吸收。尤其值得称赞的是，书中对于不同CPU架构（比如x86和ARM的对比）的讲解，既有深度又不失广度。他总是能用生动的比喻来解释复杂的概念，比如将内存管理比作图书馆的索引系统，将栈和堆比作仓库的不同管理模式。读完前三章，我竟然对计算机硬件的运行机制有了一种前所未有的清晰认知，不再满足于操作系统为我搭建的“黑箱”世界。这本书真正做到了深入浅出，让你在掌握硬核技术的同时，还能感受到编程的逻辑之美。那种直接与机器对话的掌控感，是其他任何高级语言编程书都无法给予的震撼体验。

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我是一个视觉学习者，传统的纯文字教材对我来说简直是折磨。但这本《汇编语言程序设计》在图示的运用上做到了极致。书中对于数据在内存中的存储结构、程序执行流程图，以及函数调用的堆栈变化，都有非常清晰、高质量的插图辅助说明。这些图表不是简单的装饰，它们是理解复杂逻辑的关键连接点。特别是涉及到浮点运算单元（FPU）和向量化指令（SIMD）的介绍部分，如果没有那些精心绘制的结构图，我恐怕要花上数倍的时间才能勉强理解其工作原理。作者似乎深谙读者的“痛点”，总能在关键的概念转折点处，插入一张能瞬间点亮思维的图示。此外，书中的排版也非常人性化，代码块的格式清晰，注释到位，没有那种压迫感的文字堆砌。这种注重阅读体验的设计，让我在面对“枯燥”的汇编知识时，依然能保持持久的专注度和学习热情。

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中国式的教材，行文有点像谭浩强那种，比王爽那本好处是有完整的例子，感觉王爽那本书例子太散，入门还不错，但是感觉还是不太详细，读完王爽的书再看这个有点进阶，但是写的不深

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中国式的教材，行文有点像谭浩强那种，比王爽那本好处是有完整的例子，感觉王爽那本书例子太散，入门还不错，但是感觉还是不太详细，读完王爽的书再看这个有点进阶，但是写的不深

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中国式的教材，行文有点像谭浩强那种，比王爽那本好处是有完整的例子，感觉王爽那本书例子太散，入门还不错，但是感觉还是不太详细，读完王爽的书再看这个有点进阶，但是写的不深