The Art of Assembly Language pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:No Starch Press

作者:Randall Hyde

出品人:

页数:760

译者:

出版时间:2010-3-22

价格:USD 59.95

装帧:Paperback

isbn号码:9781593272074

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《数字世界的底层逻辑：现代计算机架构与系统编程实践》 本书导读： 在当今这个由软件驱动的时代，无论是智能手机的流畅运行，还是数据中心的浩瀚计算，其背后都依赖于对计算机硬件工作原理的深刻理解。然而，许多开发者在日常的应用程序编程中，往往将底层细节视为“黑箱”。本书旨在打破这种隔阂，将读者从高级语言的抽象层层剥离，深入到指令集、内存管理和系统调用的核心领域。它并非专注于汇编语言的特定语法或历史演变，而是致力于构建一个坚实的现代计算机架构认知框架，使得读者能够真正掌握软件性能的瓶颈所在，并学会如何高效地与硬件资源对话。 第一部分：现代处理器——指令集的演进与哲学 本部分将首先剖析当前主流处理器的设计哲学，重点关注复杂指令集计算机（CISC）向精简指令集计算机（RISC）的迁移，以及现代x86和ARM架构如何融合两者的优势。 第一章：超越抽象：从C到机器码的映射 本章首先确立基线：高级语言（如C/C++）如何被编译器转化为处理器可以执行的机器指令。我们将详述编译过程中的优化阶段，特别是死代码消除（Dead Code Elimination）、常量折叠（Constant Folding）和循环展开（Loop Unrolling）等技术如何影响最终的二进制输出。重点分析函数调用约定（如System V AMD64 ABI或Windows x64 calling convention），包括寄存器分配策略（Caller-saved vs. Callee-saved）和栈帧的建立与销毁机制。理解这些机制是诊断性能问题的首要步骤。 第二章：指令级并行性与流水线 现代CPU的性能飞跃主要依赖于指令级并行性（Instruction Level Parallelism, ILP）。本章将深入探讨指令流水线（Instruction Pipeline）的工作原理，包括取指、译码、执行、访存和写回五个阶段。我们将详细分析流水线中的常见陷阱：数据冒险（Data Hazards）、控制冒险（Control Hazards，即分支预测失败）以及结构冒险（Structural Hazards）。接着，介绍超标量处理器（Superscalar Processors）如何通过乱序执行（Out-of-Order Execution, OOO）和指令级重排序（Instruction Reordering）来缓解这些瓶颈，以及程序员如何通过代码重构来适应这种执行模型。 第三章：向量化处理与SIMD指令集 随着多媒体和科学计算需求的激增，单指令多数据（SIMD）处理成为提升吞吐量的关键。本章将全面介绍主流的SIMD扩展，包括x86架构下的SSE, AVX, AVX-512，以及ARM架构下的NEON。我们将不再是简单地列举指令，而是通过具体的案例，展示如何利用这些向量寄存器进行高效的数据并行计算，例如图像处理中的像素操作或矩阵乘法的优化。同时，讨论如何使用编译器内置函数（Intrinsics）来显式控制向量化，以及何时编译器自动向量化会失效。 第二部分：内存的层次结构与性能调优 程序性能的瓶颈，超过半数源于等待内存。本部分将带领读者穿越CPU寄存器、多级缓存、主存，直至磁盘存储的完整路径。 第四章：缓存的奥秘：速度与容量的权衡 本章详细阐述现代CPU缓存（L1, L2, L3）的工作原理。我们将深入探讨缓存行（Cache Line）的概念、直接映射（Direct Mapped）、组相联（Set Associative）和全相联（Fully Associative）的替换策略。核心关注点在于局部性原理（Locality of Reference）：时间局部性和空间局部性。通过分析缓存未命中（Cache Misses）的类型（冷缺失、冲突缺失、容量缺失），读者将学会如何设计数据结构和算法，以最大化缓存命中率，例如优化数组的遍历顺序以避免跨行访问。 第五章：虚拟内存与地址翻译 虚拟内存系统是现代操作系统稳定运行的基石。本章将解释虚拟地址（Virtual Address）如何通过页表（Page Tables）和转换后援缓冲器（Translation Lookaside Buffer, TLB）被映射到物理地址（Physical Address）。我们将分析TLB的命中率对性能的影响，以及为什么频繁的上下文切换或巨大的地址空间会加剧TLB未命中。此外，还将讨论内存对齐（Memory Alignment）的重要性，以及不恰当的对齐如何导致性能急剧下降甚至硬件异常（如4K页面对齐问题）。 第六章：并发、同步与内存模型 在多核处理器时代，正确处理并发访问是系统的重中之重。本章侧重于处理器内存模型（Processor Memory Model）而非特定编程语言的并发模型。我们将区分硬件层面的内存屏障（Memory Barriers/Fences）（如Load-Load, Store-Store等）与高级语言的同步原语。重点分析`volatile`关键字在不同架构上的实际语义，以及为什么仅仅依赖编译器优化而忽视正确的内存同步会导致不可预测的错误。本章将指导读者理解如何使用原子操作（Atomic Operations）和硬件原语来构建高效且无数据竞争的并发代码。 第三部分：系统接口与低延迟编程 高性能计算往往需要在用户空间和内核空间之间进行高效通信。 第七章：系统调用与I/O的开销 系统调用是用户程序请求操作系统服务的标准接口。本章将分析一次系统调用的生命周期，包括模式切换（Mode Switch）、参数传递和内核栈的切换所带来的固定开销。我们将探讨中断（Interrupts）和异常（Exceptions）的机制，并解释为什么频繁地进行系统调用是低延迟应用的大忌。由此引出用户空间I/O优化技术，如零拷贝（Zero-Copy）、异步I/O（AIO）以及内存映射文件（mmap）的优势与适用场景。 第八章：程序启动与链接过程的底层剖析 一个可执行文件是如何从磁盘加载到内存中并开始执行的？本章将解构ELF（Executable and Linkable Format）或Mach-O文件的结构，解析其段（Segments）和节（Sections）的布局。我们将深入探讨动态链接（Dynamic Linking）的过程，包括GOT（Global Offset Table）和PLT（Procedure Linkage Table）的工作原理，以及地址空间布局随机化（ASLR）如何影响地址解析，并讨论如何针对性地编写位置无关代码（PIC）。 结语：面向硬件的思维模式 本书的最终目标是培养一种“面向硬件”的编程思维。通过掌握处理器指令集、内存层次结构和系统接口的底层机制，开发者将不再局限于高级语言提供的便捷语法，而是能够针对特定的硬件平台进行精确的性能调优，编写出真正高效、可预测且与现代计算机架构完美契合的软件。

评分☆☆☆☆☆

这本书应该叫汇编语言大全才对，1000多页(英文版)的大部头。我只是看了前三章。作者在前面对数据表示、存储器的结构和访问的说明很透彻，会让你感觉茅塞顿开。  

评分☆☆☆☆☆

写了几年程序突然很困惑，我写的这个程序到底使用了多少CPU和内存？ 操作系统是如何调用他的呢？ 大家常说的栈和堆是到底指的是啥啊？ 带着这些困惑，阅读了这边书 对于CPU到底是如何运作的，内存是如何使用的，有点明了。  

评分☆☆☆☆☆

写了几年程序突然很困惑，我写的这个程序到底使用了多少CPU和内存？ 操作系统是如何调用他的呢？ 大家常说的栈和堆是到底指的是啥啊？ 带着这些困惑，阅读了这边书 对于CPU到底是如何运作的，内存是如何使用的，有点明了。  

评分☆☆☆☆☆

现在我们学习汇编可不是想真正用汇编写出什么可以发布的程序，而是想学习计算机底层的原理。面此书中都是用高级汇编HLA来讲的，这就完全失去了学习汇编的意义，不能理解底层原理，不能理解底层原理，不能理解底层原理，不能理解底层原理，不能理解底层原理，不能理解底层原理，...

评分☆☆☆☆☆

这本书应该叫汇编语言大全才对，1000多页(英文版)的大部头。我只是看了前三章。作者在前面对数据表示、存储器的结构和访问的说明很透彻，会让你感觉茅塞顿开。  

评分☆☆☆☆☆

这部作品的价值，在于它成功地架设起了一座沟通高级抽象思维与硅片层面物理实现的桥梁。我过去在调试一些难以捉摸的运行时错误时，常常感到力不从心，因为总是无法确定问题究竟出在编译器生成的代码逻辑，还是硬件的执行层面。这本书，特别是其中关于调用约定和堆栈帧解析的那几章，为我提供了强有力的诊断工具。作者对于不同编译选项如何影响最终生成的机器码进行了深入的比较分析，甚至引入了一些反汇编工具的使用技巧，这使得分析变得有迹可循。它教会我的不仅仅是汇编语言本身，更重要的是一种“自下而上”的系统思维方式——即如何将一个宏大的软件目标，拆解、验证、并最终映射到最基础的硬件操作上。书中的图表绘制得非常直观，特别是数据如何在寄存器、L1缓存和主内存之间流动时所涉及的时序和等待状态的描述，清晰到仿佛我能看到电流在芯片中穿梭的轨迹。对于那些想彻底摆脱“黑箱”恐惧，真正拥有计算领域掌控感的人来说，这本书简直是一次思想上的洗礼。

评分☆☆☆☆☆

这部作品无疑是一部深入浅出的技术指南，对于那些渴望洞察现代计算核心机制的读者来说，它提供了一张详尽的地图。作者在开篇便以一种非常平易近人的方式，引导我们进入一个通常被认为晦涩难懂的领域。我尤其欣赏其对底层逻辑的剖析，它不是简单地罗列指令集，而是将这些指令置于一个更大的系统架构背景下进行讲解，让读者能够理解“为什么”要使用某种特定的操作，而不是仅仅学会“如何”使用。例如，书中对内存管理单元（MMU）的介绍，详述了虚拟地址到物理地址转换的整个过程，那种循序渐进的讲解方式，使得即便是初次接触操作系统的读者也能构建起清晰的概念框架。书中的案例代码往往简洁而富有代表性，每一个示例都像是一块精心打磨的积木，最终搭建起对整个处理流程的全面理解。更值得称道的是，作者在解释复杂概念时，大量运用了生动的类比，比如将寄存器比作工作台上的工具箱，将栈比作待处理任务的堆叠，这种修辞手法极大地降低了初学者的畏难情绪，让人感觉每前进一步都踏实而充满信心。对于想从高级语言的抽象层面跳脱出来，真正掌握计算机“脉搏”的工程师而言，这本书绝对是一张不可或缺的入场券。

评分☆☆☆☆☆

我向来觉得，要真正理解一个系统，必须了解它的“语言”。而这本书，无疑是学习这门“底层通用语”的权威教材。这本书的广度也令人印象深刻，它不仅覆盖了基础的算术和逻辑运算，还深入讲解了浮点运算单元（FPU）的结构和指令集，以及向量化处理（SIMD）的原理和应用。尤其让我感到惊喜的是，作者对并行计算思维的引入，他展示了如何利用现代处理器的并行能力来加速传统串行任务，这在当前的计算趋势下显得尤为重要。这种前瞻性使得这本书不仅对历史感兴趣的读者有价值，对面向未来的开发者同样具有指导意义。全书的排版和术语表也做得非常专业，方便随时查阅和回顾。阅读过程体验极佳，每当我觉得一个概念即将变得模糊时，总能找到恰到好处的总结或回顾性的段落来巩固理解。总而言之，它提供了一种超越语法的、对计算过程的深刻理解，是技术人员工具箱中不可或缺的“精密螺丝刀”。

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坦率地说，在阅读此书之前，我对汇编语言的认识停留在枯燥的指令集手册层面。这本书彻底颠覆了我的看法，它将枯燥的代码变成了充满逻辑美感的艺术创作。作者在讲解结构化控制流（如循环和条件分支）时，没有简单地展示 `JMP` 和 `CMP` 的组合，而是深入探讨了如何利用条件码标志位（Flags）的微妙变化来实现高效的分支预测，甚至讨论了现代CPU流水线对不同跳转指令性能的影响。这种对“效率哲学”的探讨，将技术学习拔高到了一个更高的维度。我非常赞赏书中对代码可读性的讨论，作者强调了在编写汇编时，即使机器执行的是相同的操作，清晰的注释和逻辑分组对于后期维护是何等重要。这种对工程实践的重视，让这本书显得格外务实和人性化。它教会我，编程不仅仅是让程序跑起来，更是要让程序跑得优雅、跑得可持续。对于任何希望成为真正“架构师”级别的工程师来说，这本书提供的是一套看待和设计高效计算系统的全新透镜。

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读完此书，我的感受是它更像是一本武功秘籍的详尽注解而非教科书，它不仅传授招式（指令），更剖析了内功心法（架构原理）。作者对不同处理器家族的细微差异有着令人称奇的洞察力，例如在讲解中断处理流程时，他对上下文切换时保存状态的精确性要求，细致到寄存器保存的顺序，这在其他同类书籍中鲜有提及。这种对细节的执着，体现了作者深厚的实践经验。我特别喜欢书中探讨的优化策略部分，那一段简直是实战经验的结晶。它没有停留在理论层面的“应该如何做”，而是展示了在特定硬件限制下，如何通过微调指令顺序、合理利用缓存线，实现性能的显著提升。这部分内容对于嵌入式系统开发者和性能敏感型软件工程师来说，具有极高的参考价值。全书的结构设计也极为考究，每一章的知识点都是层层递进，前一章的基础必然服务于后一章的复杂主题，形成了一个严密的知识网络。文字风格上，虽然技术性很强，但行文流畅，没有那种干巴巴的术语堆砌感，读起来有一种与一位经验丰富的老匠人对弈的感觉，时不时地还能听到他智慧的火花迸发。

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