SPARC Architecture, Assembly Language Programming, and C (2nd Edition) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Prentice Hall

作者:Richard P. Paul

出品人:

页数:528

译者:

出版时间:1999-08-08

价格:USD 107.20

装帧:Paperback

isbn号码:9780130255969

丛书系列:

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《深入理解计算机系统：从硬件到软件的全面解析》（第X版） 作者：[著名计算机科学家/领域专家姓名] 出版社：[知名技术图书出版社] ISBN：[此处填写一个虚拟但合理的ISBN号] 定价：[此处填写一个虚拟但合理的定价] --- 内容简介 本书旨在为读者构建一个坚实而全面的计算机系统知识体系，覆盖从最底层的硬件逻辑到上层应用程序开发的完整技术栈。我们聚焦于揭示现代计算系统运行的底层机制，帮助工程师、研究人员和高级学生超越表面的编程模型，真正理解代码是如何在硅片上执行的。本书的叙述严谨、深入，结合大量的实际案例和前沿技术分析，力求成为构建深度技术洞察力的基石。 第一部分：计算的基石——数字逻辑与处理器设计 本部分将带您回顾和深入探究计算机体系结构的核心。我们将从布尔代数和逻辑门开始，逐步构建加法器、多路复用器等基本组合逻辑电路。随后，我们将转向时序逻辑，介绍触发器、寄存器和存储器单元的构造。 重点章节将详细阐述经典冯·诺依曼模型的现代演进。读者将学习到指令集架构（ISA）的原理，理解不同设计哲学（如RISC与CISC的权衡）对软件性能的影响。我们对流水线技术的剖析将深入到分支预测、数据前向技术以及冲突解决策略的细节，确保读者能够掌握现代高性能处理器设计中的关键挑战与解决方案。此外，本书将用专门的章节讨论乱序执行（Out-of-Order Execution）的微架构实现，包括保留站、重排序缓冲器和退休机制的工作流程，阐明它们如何突破指令级并行性的限制。 第二部分：内存的层次结构与数据表示 在现代计算中，内存性能往往是系统瓶颈所在。本部分致力于解析计算机如何管理和组织数据访问，以应对存储介质的物理速度差异。 我们将首先详细探讨数据表示，包括浮点数的IEEE 754标准、字符编码（如Unicode的复杂性）以及不同整数表示法（补码、原码）在硬件层面的映射。 随后，本书将对内存层次结构进行系统的解构。读者将深入了解SRAM和DRAM的工作原理、刷新机制以及它们在缓存系统中的应用。针对CPU缓存（L1、L2、L3），我们将深入讲解缓存一致性协议（如MESI、MOESI）的运作原理、缓存行对齐、写回/写穿策略的选择对性能的影响，以及如何通过代码优化来最大化缓存命中率。我们还会探讨虚拟内存的概念，包括页表（Page Table）的结构、TLB（Translation Lookaside Buffer）的工作机制，以及操作系统如何利用硬件支持实现进程隔离和内存保护。 第三部分：程序执行的底层视角——汇编、链接与加载 为了真正理解系统级编程，必须掌握程序在机器上被激活的完整过程。本部分将从高级语言（如C/C++）的代码出发，追踪其生命周期直到在处理器上执行。 我们将详细分析编译器的优化过程，包括常量折叠、循环展开、函数内联等技术如何影响最终机器代码的效率。随后，本书将深入汇编语言编程实践，重点解析x86-64架构（或选择特定的目标架构）的寄存器集合、调用约定（Calling Convention，如System V ABI或Microsoft x64 ABI），并提供大量涉及栈帧管理和系统调用的实例。 关于目标文件格式（如ELF或PE），本书将剖析`.text`, `.data`, `.rodata`, `.bss`等段的含义，以及链接器（Linker）如何解析符号引用、重定位，并生成可执行文件。最后，加载器（Loader）在启动程序时如何设置堆、栈、代码段的内存映射，并将控制权转移给入口点，这些关键步骤将被详细阐述。 第四部分：系统级交互——I/O、并发与系统调用 本部分将视角从单个程序的执行扩展到与操作系统内核、外部设备的交互。 我们将深入探讨I/O操作的原理，区分中断驱动I/O、忙等待和直接内存访问（DMA）之间的效率差异和适用场景。本书将分析现代I/O接口（如PCIe）的结构和通信协议。 并发性是现代软件的基石。我们将区分进程与线程的硬件基础（上下文切换的成本）。针对多核环境，本书将详细讲解同步原语的底层实现，例如原子操作（Atomic Operations）如何通过特定的CPU指令（如Compare-and-Swap, LL/SC）来实现，以及锁（Mutexes）和信号量（Semaphores）的性能瓶颈分析。我们将探究硬件内存模型如何影响并发程序的正确性，并分析数据竞争和死锁的根本原因。 最后，系统调用作为用户空间与内核空间的桥梁，其工作机制将被彻底揭示，包括系统调用号的传递、进入内核态的陷阱机制（Trap）以及返回用户态的过程。 第五部分：性能分析与系统调优 系统的最终目标是高效运行。本部分聚焦于如何测量、诊断并优化系统性能。 我们将介绍多种性能分析工具（如`perf`、Valgrind、专业硬件性能计数器API），并指导读者如何解读收集到的数据，识别热点代码和性能瓶颈。重点将放在微基准测试（Micro-benchmarking）的设计原则上，以避免常见陷阱（如编译器优化掉测试代码）。 此外，本书将探讨能效与性能之间的权衡，介绍现代处理器如何通过频率调节（如Turbo Boost/Speed Step）和功耗门控来管理能耗。对于网络密集型应用，我们将简要介绍网络协议栈（TCP/IP）在内核中的处理流程，并讨论零拷贝（Zero-Copy）等技术如何减少数据在内核和用户空间间的搬运成本。 --- 目标读者： 本书面向所有希望深入理解计算机系统工作原理的技术专业人士，包括系统程序员、编译器开发者、嵌入式系统工程师、操作系统研究人员，以及渴望掌握计算机体系结构精髓的高级计算机科学专业学生。阅读本书需要具备扎实的C语言基础和对离散数学的基本理解。 本书特色： 1. 深度与广度兼备： 覆盖从晶体管到操作系统的完整跨度。 2. 实践驱动： 结合大量的汇编代码示例、硬件性能分析数据和系统级调试技巧。 3. 前沿视角： 探讨了现代处理器流水线、缓存一致性、多核同步等前沿议题。 4. 严谨的理论基础： 所有论述均基于公认的计算机体系结构原理和硬件规范。

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对于我这样一个在软件开发领域摸爬滚打多年的开发者来说，阅读这本书，更像是一种“回溯”和“溯源”。我习惯了使用高级语言，但总感觉对程序底层运行机制缺少一种直观的理解。SPARC架构，虽然不算是最主流的架构，但其设计理念和指令集，恰恰能够帮助我建立这种底层认知。这本书最让我欣赏的一点是，它将SPARC的指令集与C语言的编译过程巧妙地结合起来。作者会展示如何将一个简单的C语言函数，如一个循环或一个条件判断，翻译成SPARC汇编。这个过程让我看到了“高层”抽象是如何一步步转化为“低层”机器指令的。我尤其记得书中关于SPARC的访存指令和缓存一致性协议的讲解，这对于理解多处理器环境下程序的正确性至关重要。虽然这些内容可能比我日常开发接触的要深入许多，但作者的讲解方式非常清晰，配合大量的图示，让这些复杂的概念变得易于理解。这本书不仅仅是关于SPARC，它更是在用SPARC这个载体，向我展示计算机底层运作的通用原理。

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这本书是我在寻找关于SPARC架构深入讲解时偶然发现的，当时就被它厚重的篇幅和“Architecture, Assembly Language Programming, and C”这样全面的副标题所吸引。在阅读过程中，我最大的感受就是作者对于SPARC架构的理解已经达到了炉火纯青的地步，并将这种深刻的理解，通过清晰的语言和丰富的示例，传达给了读者。我尤其喜欢书中对SPARC指令集的设计理念的阐述。作者并没有仅仅停留在介绍指令的功能，而是深入剖析了SPARC作为一种RISC架构，是如何通过简化指令集、采用固定指令长度等方式来提高流水线效率的。书中对于SPARC的V9架构中的一些高级特性，比如MMU（Memory Management Unit）和TLB（Translation Lookaside Buffer）的讲解，也非常到位。我记得在讲解TLB时，作者画了非常形象的图示，将地址转换的过程模拟得淋漓尽致。而且，这本书对于C语言与SPARC汇编的结合处理得也非常好。它不仅讲解了如何将C代码编译成SPARC汇编，更重要的是，它还教导了如何反汇编C代码，并理解编译器的优化策略。这本书的内容之翔实，质量之高，让我觉得物超所值。

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这本书，我断断续续地读了几个月，才算真正把里面的一些核心概念给消化了。一开始拿到它，就被厚厚的篇幅给震住了，心想这得啃到什么时候。然而，随着我一点点深入，我发现里面内容的组织方式非常清晰，即使是一些非常底层和复杂的概念，作者也用一种循序渐进的方式来介绍。尤其是在讲SPARC指令集的部分，我之前接触过一些MIPS，觉得SPARC的架构在某些方面确实有其独到之处，比如它的寄存器窗口机制，初看之下会觉得有点复杂，但作者通过大量的图示和代码示例，让我逐渐理解了它在函数调用和中断处理方面的优势。而且，这本书并没有仅仅停留在理论层面，它在汇编语言编程的部分，提供了很多实用的例子，让我能够将学到的指令直接应用到实际场景中。我记得有一个章节讲到了如何用汇编优化C代码的性能，这个对我来说是醍醐灌顶，让我看到了汇编语言在现代软件开发中依然存在的价值，以及如何通过理解底层架构来提升程序的效率。阅读过程中，我还会时不时地回到前面章节复习，因为有些概念需要反复琢磨才能真正领会。总的来说，这是一本需要投入时间和耐心的书，但回报也绝对是巨大的。它不仅仅是讲解SPARC架构，更是让我对计算机底层工作原理有了更深刻的认识，这对于我未来的学习和工作都非常有帮助。

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我最近在做一个涉及到嵌入式系统性能优化的项目，而SPARC架构在一些高性能嵌入式领域依然有应用。因此，我抱着学习的目的入手了这本书。这本书的内容非常全面，从SPARC的基本指令集，到复杂的流水线和超标量执行，再到C语言与汇编的交互，几乎涵盖了SPARC架构的方方面面。我印象最深刻的是关于SPARC的条件转移指令和分支延迟槽的讲解。这些都是RISC架构为了提高流水线效率而设计出来的特性，但理解起来确实需要一些时间和精力。作者通过大量的代码示例，让我能够亲身感受到这些指令对程序执行效率的影响。而且，这本书还讲解了SPARC的内存模型和原子操作，这对于多线程编程和并发控制非常重要。我记得其中有一个章节讲到了如何利用SPARC的汇编指令来编写高效的字符串处理函数，这对我来说是极大的启发，让我看到了汇编语言在性能敏感场景下的巨大潜力。这本书的内容非常扎实，绝对是一本值得反复研读的参考书。

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我一直认为，要真正理解一门处理器架构，就必须深入到它的汇编语言层面。而这本书，正是提供了这样一条绝佳的路径。SPARC架构以其RISC设计理念和一些独特的特性而闻名，而这本书则将这些特性与汇编语言编程紧密结合。作者在介绍SPARC的寄存器组时，花了很多篇幅来讲解寄存器窗口的概念，以及它在函数调用时的作用。一开始我有点困惑，觉得有点多余，但随着后面深入学习，我才发现这个机制是如何巧妙地减少函数调用时的栈操作，从而提升效率的。书中的汇编代码示例非常贴近实际，很多都是可以直接在SPARC平台上运行并观察结果的。我特别喜欢书中关于如何将C语言的结构体和指针在SPARC汇编中进行操作的讲解，这让我能够更深入地理解C语言的内存模型。而且，这本书并没有止步于SPARC的V8架构，还详细介绍了V9架构的一些新增特性，这对于了解SPARC架构的演进非常重要。总体而言，这本书的内容详实，论证严谨，对于想要掌握SPARC汇编编程，并进而深入理解计算机体系结构的读者来说，绝对是不可多得的宝藏。

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老实说，我起初对SPARC架构并没有太大的兴趣，但因为一些工作上的原因，不得不开始学习它。拿到这本书，我原本预期会是一本枯燥乏味的教科书，但出乎意料的是，它的内容组织得相当吸引人。作者在讲解SPARC的寄存器和指令集时，并没有仅仅罗列出指令的功能，而是通过大量的实际应用场景来驱动讲解。例如，在介绍整数乘法指令时，作者会立刻展示如何用它来实现C语言中的大数乘法，或者如何通过指令组合来实现更复杂的算术运算。这种“情境式”的学习方式，让我很快就对SPARC的汇编语言产生了兴趣。更让我惊喜的是，书中还详细讲解了SPARC的异常处理和事件注入机制。这部分内容对于理解操作系统如何管理硬件和程序执行至关重要。我记得书中有一张非常详细的异常向量表图，让我对不同类型的异常及其对应的处理方式有了清晰的认识。这本书的内容之深入，让我觉得不仅仅是学习SPARC，更是在学习计算机系统设计和底层实现的一门艺术。

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这本书的体量确实不小，拿在手里沉甸甸的，一看就知道内容非常丰富。我当初买它，主要是想把SPARC架构彻底搞明白，尤其是它与我们日常接触的x86架构有哪些不同。在阅读过程中，我最大的感受就是作者的讲解非常有条理，循序渐进，不会让人感到突兀。他们先从SPARC指令集的基本概念讲起，包括各种寻址方式、数据类型等，然后逐步引入到更复杂的概念，比如分支预测、超标量执行等。我觉得最让我受益匪浅的是关于SPARC的V9架构和V8架构的区别讲解，以及它们各自的特点和应用场景。作者通过大量的对比和实例，让我对这两种架构有了清晰的认识。而且，这本书在C语言编程方面也下了很大的功夫，它不仅讲解了SPARC汇编语言，还详细阐述了C语言在SPARC平台上的编译和运行机制。我记得有一个章节专门讲到了编译器如何将C语言的循环、条件语句等结构翻译成SPARC汇编指令，这让我对C语言的底层实现有了更深刻的理解。这本书的内容深度和广度都非常够，尤其适合那些想要深入研究处理器架构和底层编程的读者。

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这本书的阅读体验，对我来说，是一种从“知道”到“理解”的升华。我之前对SPARC架构只停留在概念层面，知道它是一种RISC架构，有一些独特的指令集。但这本书让我真正走进了它的内部世界。作者在讲解SPARC指令集时，并没有一股脑地堆砌指令，而是非常有策略地将它们分组，并结合实际的应用场景进行讲解。比如，在介绍算术和逻辑指令时，作者会立刻给出如何使用这些指令来实现C语言中的加减乘除运算。而到了跳转和分支指令，则会展示如何构建循环和条件判断。这种“学以致用”的学习方式，极大地增强了我的学习动力。最令我印象深刻的是，书中有专门的章节讲解SPARC的异常和中断处理机制。这部分内容非常底层，但作者通过详细的流程图和代码片段，将复杂的异常发生、处理和返回过程剖析得淋漓尽致。我第一次真正理解了计算机是如何响应外部事件并切换执行上下文的。这本书的深度让我惊叹，同时它的清晰度也让我惊叹。它不仅仅是一本技术手册，更像是一位经验丰富的导师，耐心地引导我一步步探索SPARC的奥秘。

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老实说，我对SPARC架构本身并没有特别深厚的背景，购买这本书更多的是出于对计算机系统底层运作的好奇心，以及希望通过学习一种不同的处理器架构来拓宽自己的知识面。这本书在这方面做得相当不错。它从基础的指令集开始，逐步深入到SPARC的流水线、内存管理单元（MMU）等核心组件。我觉得最令人印象深刻的是，作者在讲解这些硬件细节时，并没有让我感到枯燥乏味。他们使用了大量生动的比喻和类比，将抽象的概念变得具体化。例如，在描述流水线的工作原理时，作者将其比作工厂里的生产线，每个工序都在同时进行，从而提高了整体效率。这让我一下子就抓住了流水线的精髓。另外，这本书在C语言与SPARC汇编语言的结合方面，也做得非常出色。它不仅讲解了如何将C代码编译成SPARC汇编，更重要的是，它还教我们如何反汇编C代码，理解编译器的优化策略，甚至是如何编写高效的汇编代码来优化C程序的关键部分。我记得其中有一段讲到了函数调用的约定，这对于理解变量的传递、栈帧的建立和销毁至关重要，一旦理解了这一点，很多程序行为就变得豁然开朗。这本书的内容非常扎实，细节处理得也很到位，对于想要深入理解计算机系统的人来说，绝对是值得一读的上佳之作。

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当我翻开这本书时，最先映入眼帘的就是大量的图表和示意图，这让我对即将开始的阅读旅程充满了信心。SPARC架构本身在我看来就有些偏理论化，很多概念需要可视化才能更好地理解。这本书恰恰在这方面做得非常出色，作者通过各种精美的图解，将复杂的指令流水线、缓存一致性协议、内存管理单元等概念，清晰直观地呈现在读者面前。这对于我这样视觉型学习者来说，简直是福音。我记得其中关于TLB（Translation Lookaside Buffer）的讲解，如果没有那些动态的流程图，我很难想象它是如何工作的。此外，这本书在C语言与SPARC汇编的结合部分，也做到了非常好的平衡。它既没有回避汇编语言的细节，也没有因此让C语言的讲解变得晦涩难懂。作者巧妙地将C语言的高级特性与SPARC汇编的底层实现联系起来，让我们能够理解C语言的语法糖背后到底发生了什么。我尤其喜欢其中关于如何通过内联汇编来优化C语言函数的章节，这让我看到了提升程序性能的另一种途径，并且能够直接观察到汇编代码对程序行为的影响。这本书的质量真的很高，排版清晰，内容详实，每一页都充满了作者的匠心。

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