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內(nèi)容簡(jiǎn)介

　　匯編語(yǔ)言是人和計(jì)算機(jī)溝通的直接的方式，它描述了機(jī)器終所要執(zhí)行的指令序列。匯編語(yǔ)言和機(jī)器語(yǔ)言一樣都是和計(jì)算機(jī)體系架構(gòu)強(qiáng)綁定的低級(jí)語(yǔ)言。本書(shū)是龍芯自主指令集的首本匯編語(yǔ)言教程，系統(tǒng)講解龍芯處理器全新的自主指令系統(tǒng)架構(gòu) LoongArch。本書(shū)循序漸進(jìn)地介紹基于 LoongArch 的匯編語(yǔ)言知識(shí)，包括計(jì)算機(jī)語(yǔ)言、使用匯編語(yǔ)言的場(chǎng)景等基礎(chǔ)知識(shí)，寄存器、指令集、函數(shù)調(diào)用等匯編語(yǔ)言的核心內(nèi)容，以及編寫(xiě)程序示例和常用的調(diào)試手段。本書(shū)并不是逐條地講解每一條指令的功能，而是通過(guò)關(guān)鍵指令的拆解來(lái)介紹計(jì)算機(jī)工作的基本原理，同時(shí)恰當(dāng)?shù)刂赋?LoongArch 的特殊之處，便于讀者理解、實(shí)踐、應(yīng)用 LoongArch。本書(shū)非常適合基于龍芯架構(gòu)的工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)參考，也可作為從事計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的工程技術(shù)人員的參考書(shū)，還可用作大學(xué)計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的延伸閱讀資料。本書(shū)的讀者應(yīng)具備以下基礎(chǔ)：具有計(jì)算機(jī)的使用經(jīng)驗(yàn)，具有計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)，具有一門(mén)高級(jí)語(yǔ)言（C、Java、Python 等）的基本編程基礎(chǔ)知識(shí)。

作者簡(jiǎn)介

　　孫國(guó)云龍芯中科技術(shù)股份有限公司軟件生態(tài)工程師。多年來(lái)從事 Linux系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、軟件移植，以及消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品的軟件方案設(shè)計(jì)和研發(fā)，在 Linux、移動(dòng)操作系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、音視頻編解碼等領(lǐng)域有著豐富的經(jīng)驗(yàn)，申請(qǐng)了多項(xiàng)技術(shù)專(zhuān)利。敖琪博士，畢業(yè)于中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所。龍芯 Java 虛擬機(jī)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人，龍芯中科技術(shù)股份有限公司工程師，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)碩士研究生實(shí)踐導(dǎo)師。主要負(fù)責(zé)龍芯 JDK 相關(guān)工作，參與了龍芯平臺(tái)OpenJDK 和 .NET Core 虛擬機(jī)的研發(fā)和產(chǎn)品化。申請(qǐng)專(zhuān)利十余項(xiàng)。王銳開(kāi)源愛(ài)好者、開(kāi)發(fā)者，十年以上的 Linux用戶(hù)，Mozilla 社區(qū)的 JavaScript 虛擬機(jī)MIPS64 架構(gòu)的管理員，2011 年加入龍芯中科技術(shù)股份有限公司，從事基礎(chǔ)開(kāi)源軟件研發(fā)與生態(tài)建設(shè)工作。

圖書(shū)目錄

目錄
前言　xvii
01 匯編語(yǔ)言和龍芯架構(gòu)簡(jiǎn)介
1.1 計(jì)算機(jī)語(yǔ)言 002
1.1.1 機(jī)器語(yǔ)言 002
1.1.2 匯編語(yǔ)言 004
1.1.3 高級(jí)語(yǔ)言 004
1.2 匯編語(yǔ)言的使用場(chǎng)景 005
1.2.1 場(chǎng)景1--快速定位問(wèn)題和分析問(wèn)題 005
1.2.2 場(chǎng)景2-性能分析和優(yōu)化 006
1.2.3 場(chǎng)景3-完成高級(jí)語(yǔ)言無(wú)法實(shí)現(xiàn)的功能 007
1.3 龍芯系列處理器和龍芯架構(gòu)介紹 008
1.3.1 龍芯系列處理器 008
1.*.* 龍芯自主指令系統(tǒng) 009
1.4 龍芯匯編語(yǔ)言程序編寫(xiě)示例 010
1.5 本章小結(jié) 012
1.6 習(xí)題 012
02 一窺LoongArch指令風(fēng)貌
2.1 LoongArch指令特性 014
2.1.1 指令組成和指令分類(lèi) 014
2.1.2 寄存器 015
2.1.3 指令長(zhǎng)度和編碼格式 016
2.1.4 指令匯編助記格式 017
2.1.5 符號(hào)擴(kuò)展 018
2.1.6 尋址方式 019
2.2 C語(yǔ)言到LoongArch的編譯過(guò)程 020
2.2.1 預(yù)處理和編譯階段 022
2.2.2 機(jī)器指令生成階段 024
2.2.3 鏈接階段 025
2.3 本章小結(jié) 026
2.4 習(xí)題 026
03 LoongArch基礎(chǔ)整數(shù)指令集
3.1 運(yùn)算指令 028
3.1.1 算術(shù)運(yùn)算指令 029
3.1.2 邏輯運(yùn)算和條件賦值指令 034
3.1.3 移位運(yùn)算指令 035
3.1.4 位操作指令 037
*.* 訪存指令 040
*.*.1 普通訪存指令 040
*.*.2 邊界檢查訪存指令 043
*.*.3 柵障指令 045
*.*.4 原子訪存指令 047
3.3 轉(zhuǎn)移指令 051
3.3.1 有條件的分支指令 051
3.*.* 無(wú)條件分支指令和跳轉(zhuǎn)指令 052
3.3.3 跳轉(zhuǎn)范圍 053
3.4 其他雜項(xiàng)指令 054
3.4.1 系統(tǒng)調(diào)用指令 054
3.4.2 斷點(diǎn)例外指令 055
3.4.3 讀取恒定頻率計(jì)時(shí)器信息指令 055
3.4.4 讀取CPU特性指令 056
3.4.5 CRC指令 056
3.4.6 地址邊界檢查指令 057
3.5 特權(quán)等級(jí)和特權(quán)指令概述 057
3.6 本章小結(jié) 058
3.7 習(xí)題 058
04 LoongArch基礎(chǔ)浮點(diǎn)數(shù)指令集
4.1 浮點(diǎn)數(shù)存儲(chǔ)方式和數(shù)值范圍 061
4.1.1 規(guī)格化的值 061
4.1.2 非規(guī)格化的值 061
4.1.3 正負(fù)無(wú)窮大或者NaN 062
4.2 浮點(diǎn)寄存器 062
4.2.1 浮點(diǎn)寄存器 062
4.2.2 條件標(biāo)志寄存器 062
4.2.3 浮點(diǎn)控制狀態(tài)寄存器 063
4.3 浮點(diǎn)運(yùn)算指令 063
4.4 浮點(diǎn)訪存指令 065
4.4.1 浮點(diǎn)普通訪存指令 065
4.4.2 浮點(diǎn)邊界檢查訪存指令 066
4.5 浮點(diǎn)比較指令 067
4.6 浮點(diǎn)分支指令 068
4.7 浮點(diǎn)轉(zhuǎn)換指令 069
4.8 浮點(diǎn)搬運(yùn)指令 071
4.9 本章小結(jié) 073
4.10 習(xí)題 073
05 LoongArch ABI
5.1 數(shù)據(jù)類(lèi)型、數(shù)據(jù)對(duì)齊和字節(jié)序列 075
5.1.1 數(shù)據(jù)類(lèi)型 075
5.1.2 數(shù)據(jù)對(duì)齊 076
5.1.3 字節(jié)序列 077
5.2 LoongArch 寄存器使用約定 077
5.2.1 通用寄存器使用約定 077
5.2.2 浮點(diǎn)寄存器使用約定 080
5.3 函數(shù)調(diào)用約定 081
5.3.1 函數(shù)參數(shù)傳遞 081
5.*.* 函數(shù)返回值傳遞 087
5.4 函數(shù)棧布局 088
5.5 系統(tǒng)調(diào)用約定 089
5.6 本章小結(jié) 093
5.7 習(xí)題 093
06 LoongArch目標(biāo)文件和進(jìn)程虛擬空間
6.1 ELF文件格式解析 095
6.1.1 ELF文件頭 096
6.1.2 可重定向文件中的段和段頭表 097
6.1.3 可執(zhí)行文件中的段和程序頭表 100
6.1.4 符號(hào)和符號(hào)表 102
6.1.5 重定位和重定位表 105
6.2 進(jìn)程虛擬地址空間和頁(yè)大小 108
6.3 可執(zhí)行文件與進(jìn)程虛擬地址空間的映射 108
6.4 本章小結(jié) 110
6.5 習(xí)題 111
07 編寫(xiě)LoongArch匯編源程序
7.1 匯編源程序.s文件和.S文件 113
7.2 匯編源文件中的匯編器指令 113
7.2.1 符號(hào)定義相關(guān)的匯編器指令 113
7.2.2 邏輯控制相關(guān)的匯編器指令 117
7.3 匯編源文件中的匯編指令 122
7.3.1 匯編指令 122
7.*.* 匯編宏指令 122
7.4 匯編源程序?qū)嵗募ello.S 124
7.5 沒(méi)有函數(shù)棧的匯編源程序 125
7.6 本章小結(jié) 126
7.7 習(xí)題 126
08 內(nèi)嵌匯編
8.1 內(nèi)嵌匯編基本格式 128
8.1.1 輸入操作數(shù)和輸出操作數(shù) 129
8.1.2 破壞描述 131
8.1.3 有名操作數(shù) 134
8.2 約束字符 135
8.3 限制符volatile 136
8.4 脫離libc庫(kù)的“小”程序示例 136
8.4.1 編寫(xiě)主程序 136
8.4.2 鏈接腳本 137
8.4.3 程序的運(yùn)行 139
8.5 本章小結(jié) 139
8.6 習(xí)題 139
09 調(diào)試匯編程序
9.1 GDB 調(diào)試器的常用命令 142
9.1.1 GDB的啟動(dòng)和*出 142
9.1.2 斷點(diǎn)設(shè)置 143
9.1.3 查看變量、內(nèi)存數(shù)據(jù)和寄存器信息 149
9.1.4 查看堆棧信息 155
9.2 程序單步調(diào)試 157
9.2.1 語(yǔ)句單步調(diào)試 157
9.2.2 匯編指令的單步調(diào)試 158
9.2.3 *出當(dāng)前函數(shù) 159
9.3 本章小結(jié) 160
9.4 習(xí)題 160
10 匯編程序性能優(yōu)化
10.1 計(jì)算機(jī)體系架構(gòu)的三類(lèi)并行技術(shù) 162
10.2 使用向量指令 162
10.3 指令融合和地址對(duì)齊 163
10.4 指令調(diào)度 164
10.4.1 指令流水線(xiàn)和流水線(xiàn)沖突 164
10.4.2 指令調(diào)度 165
10.5 循環(huán)展開(kāi) 167
10.6 性能分析工具perf 168
10.6.1 perf stat的使用 170
10.6.2 perf top的使用 172
10.6.3 perf record/report的使用 173
10.7 本章小結(jié) 174
10.8 習(xí)題 174