計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)（第2版）

CONTENTS
目　　錄
叢書序言
序　　言
前　　言
第一部分　系統(tǒng)概述和可執(zhí)行目標(biāo)文件的生成
第1章　計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述2
　1.1　計(jì)算機(jī)基本工作原理2
　　　1.1.1　馮·諾依曼結(jié)構(gòu)基本思想2
　　　1.1.2　馮·諾依曼機(jī)基本結(jié)構(gòu)3
　　　1.1.3　程序和指令的執(zhí)行過(guò)程4
　1.2　程序的開(kāi)發(fā)與運(yùn)行7
　　　1.2.1　程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言和翻譯程序7
　　　1.2.2　從源程序到可執(zhí)行文件9
　　　1.2.3　可執(zhí)行文件的啟動(dòng)和執(zhí)行10
　1.3　計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)12
　　　1.3.1　計(jì)算機(jī)系統(tǒng)抽象層的轉(zhuǎn)換12
　　　1.3.2　計(jì)算機(jī)系統(tǒng)核心層之間的關(guān)聯(lián)14
　　　1.3.3　計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的不同用戶16
　1.4　計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)18
　　　1.4.1　計(jì)算機(jī)性能的定義19
　　　1.4.2　計(jì)算機(jī)性能的測(cè)試19
　　　1.4.3　用指令執(zhí)行速度進(jìn)行性能評(píng)估21
　　　1.4.4　用基準(zhǔn)程序進(jìn)行性能評(píng)估22
　　　1.4.5　Amdahl定律23
　1.5　本書的主要內(nèi)容和組織結(jié)構(gòu)24
　1.6　小結(jié)27
　習(xí)題27
第2章　數(shù)據(jù)的機(jī)器級(jí)表示與處理30
　2.1　數(shù)制和編碼30
　　　2.1.1　信息的二進(jìn)制編碼30
　　　2.1.2　進(jìn)位計(jì)數(shù)制32
　　　2.1.3　定點(diǎn)與浮點(diǎn)表示36
　　　2.1.4　定點(diǎn)數(shù)的編碼表示36
　2.2　整數(shù)的表示41
　　　2.2.1　無(wú)符號(hào)整數(shù)和帶符號(hào)整數(shù)的表示41
　　　2.2.2　C語(yǔ)言中的整數(shù)及其相互轉(zhuǎn)換42
　2.3　浮點(diǎn)數(shù)的表示44
　　　2.3.1　浮點(diǎn)數(shù)的表示范圍44
　　　2.3.2　浮點(diǎn)數(shù)的規(guī)格化45
　　　2.3.3　IEEE 754浮點(diǎn)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)45
　　　2.3.4　C語(yǔ)言中的浮點(diǎn)數(shù)類型49
　2.4　十進(jìn)制數(shù)的表示51
　　　2.4.1　用ASCII碼字符表示51
　　　2.4.2　用BCD碼表示51
　2.5　非數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼表示52
　　　2.5.1　邏輯值52
　　　2.5.2　西文字符52
　　　2.5.3　漢字字符53
　2.6　數(shù)據(jù)的寬度和存儲(chǔ)55
　　　2.6.1　數(shù)據(jù)的寬度和單位55
　　　2.6.2　數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和排列順序57
　2.7　數(shù)據(jù)的基本運(yùn)算61
　　　2.7.1　按位運(yùn)算和邏輯運(yùn)算61
　　　2.7.2　左移運(yùn)算和右移運(yùn)算61
　　　2.7.3　位擴(kuò)展運(yùn)算和位截?cái)噙\(yùn)算63
　　　2.7.4　整數(shù)加減運(yùn)算64
　　　2.7.5　整數(shù)乘除運(yùn)算68
　　　2.7.6　常量的乘除運(yùn)算71
　　　2.7.7　浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算72
　2.8　小結(jié)78
　習(xí)題79
第3章　程序的轉(zhuǎn)換及機(jī)器級(jí)表示87
　3.1　程序轉(zhuǎn)換概述87
　　　3.1.1　機(jī)器指令及匯編指令88
　　　3.1.2　指令集體系結(jié)構(gòu)89
　　　3.1.3　生成機(jī)器代碼的過(guò)程89
　3.2　IA-32指令系統(tǒng)概述94
　　　3.2.1　數(shù)據(jù)類型及其格式95
　　　3.2.2　寄存器組織和尋址方式96
　　　3.2.3　機(jī)器指令格式101
　3.3　IA-32常用指令類型及其操作103
　　　3.3.1　傳送指令103
　　　3.3.2　定點(diǎn)算術(shù)運(yùn)算指令106
　　　3.3.3　按位運(yùn)算指令109
　　　3.3.4　控制轉(zhuǎn)移指令110
　　　3.3.5　x87浮點(diǎn)處理指令115
　　　3.3.6　MMX/SSE指令集116
　3.4　C語(yǔ)言程序的機(jī)器級(jí)表示118
　　　3.4.1　過(guò)程調(diào)用的機(jī)器級(jí)表示118
　　　3.4.2　選擇語(yǔ)句的機(jī)器級(jí)表示132
　　　3.4.3　循環(huán)結(jié)構(gòu)的機(jī)器級(jí)表示136
　3.5　復(fù)雜數(shù)據(jù)類型的分配和訪問(wèn)139
　　　3.5.1　數(shù)組的分配和訪問(wèn)139
　　　3.5.2　結(jié)構(gòu)體數(shù)據(jù)的分配和訪問(wèn)144
　　　3.5.3　聯(lián)合體數(shù)據(jù)的分配和訪問(wèn)146
　　　3.5.4　數(shù)據(jù)的對(duì)齊148
　3.6　越界訪問(wèn)和緩沖區(qū)溢出151
　　　3.6.1　緩沖區(qū)溢出151
　　　3.6.2　緩沖區(qū)溢出攻擊153
　　　3.6.3　緩沖區(qū)溢出攻擊的防范155
　3.7　兼容IA-32的64位系統(tǒng)158
　　　3.7.1　x86-64的發(fā)展簡(jiǎn)史158
　　　3.7.2　x86-64的基本特點(diǎn)159
　　　3.7.3　x86-64的基本指令和對(duì)齊159
　　　3.7.4　x86-64的過(guò)程調(diào)用161
　　　3.7.5　x86-64的浮點(diǎn)操作與SIMD指令165
　3.8　小結(jié)166
　習(xí)題167
第4章　程序的鏈接182
　4.1　編譯、匯編和靜態(tài)鏈接182
　　　4.1.1　編譯和匯編182
　　　4.1.2　可執(zhí)行目標(biāo)文件的生成184
　4.2　目標(biāo)文件格式186
　　　4.2.1　ELF目標(biāo)文件格式186
　　　4.2.2　可重定位目標(biāo)文件格式187
　　　4.2.3　可執(zhí)行目標(biāo)文件格式190
　　　4.2.4　可執(zhí)行文件的存儲(chǔ)器映像192
　4.3　符號(hào)表和符號(hào)解析193
　　　4.3.1　符號(hào)和符號(hào)表193
　　　4.3.2　符號(hào)解析196
　　　4.3.3　與靜態(tài)庫(kù)的鏈接199
　4.4　重定位201
　　　4.4.1　重定位信息202
　　　4.4.2　重定位過(guò)程202
　4.5　動(dòng)態(tài)鏈接206
　　　4.5.1　動(dòng)態(tài)鏈接的特性207
　　　4.5.2　程序加載時(shí)的動(dòng)態(tài)鏈接207
　　　4.5.3　程序運(yùn)行時(shí)的動(dòng)態(tài)鏈接209
　　　4.5.4　位置無(wú)關(guān)代碼210
　4.6　小結(jié)214
　習(xí)題215
第二部分　可執(zhí)行目標(biāo)文件的運(yùn)行
第5章　程序的執(zhí)行222
　5.1　程序執(zhí)行概述222
　　　5.1.1　程序及指令的執(zhí)行過(guò)程222
　　　5.1.2　CPU的基本功能和組成224
　　　5.1.3　打斷程序正常執(zhí)行的事件226
　5.2　數(shù)據(jù)通路基本結(jié)構(gòu)和工作原理227
　　　5.2.1　數(shù)據(jù)通路基本結(jié)構(gòu)227
　　　5.2.2　數(shù)據(jù)通路的時(shí)序控制229
　　　5.2.3　總線式數(shù)據(jù)通路230
　　　5.2.4　單周期數(shù)據(jù)通路235
　5.3　流水線方式下指令的執(zhí)行238
　　　5.3.1