虚拟机：系统与进程的通用平台

作者: [美] 詹姆斯（Smith J.E）著 , 安虹译 , 张昱译 , 吴俊敏译

出版社: 机械工业出版社

出版时间: 2009-03

版次: 1

ISBN: 9787111256687

定价: 78.00

装帧: 平装

开本: 16开

纸张: 胶版纸

页数: 382页

正文语种: 简体中文

原版书名: Virtual Machines: Versatile Platforms for Systems and Processes

丛书: 计算机科学丛书

分类: 计算机与互联网

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　　作者从计算机体系结构研究者的角度，以计算机系统接口抽象层次中两个最重要的接口——应用的二进制接口（ApplicationBinaryInterface，ABI）和应用程序接口（ApplicationProgramInterface，API）为边界，将计算机系统资源的各种虚拟化技术划分为进程虚拟机和系统虚拟机两大类展开讨论，清晰地展现了虚拟化技术各种方法的各个层面和各类应用。
　　《虚拟机：系统与进程的通用平台》可以作为讲授计算机系统结构研究生课程《虚拟机技术》的教材或教学参考书。工作在虚拟机技术领域的专业人士可以用于自学这些领域的前沿技术。《虚拟机：系统与进程的通用平台》还可以作为一本计算机系统软硬件参考资料。　　JamesE.Smith，威斯康星大学麦迪逊分校电子与计算机工程系教授。从伊利诺伊大学获得计算机科学博士学位。1979至1981年间在美国的控制数据公司工作，参与CYBER180/990的设计。其后，曾参与ACAZS-1的开发工作。1989年加入Cray研究公司，率研究小组开发和分析未来超级计算机的体系结构。近期，致力于研究虚拟机抽象技术，通过虚拟机硬件和软件的协同设计和紧耦合来提高性能。鉴于在计算机体系结构领域内的成就，Smith博士荣获1999年的ACM/IEEEEckert-Mauchly奖。
　　RavlNair在IBMThomasJ.Watson研究中心工作。为多款处理器的构造和设计做出了贡献。他涉足多个领域，包括计算机体系结构、性能分析、多处理器虚拟化、设计自动化以及测试，出版过一些著作，拥有一些相关的专利，并曾荣获IBM奖。他开发出的设计和分析工具包括用于剖析的二进制重写工具、轨迹生成工具和模拟器。近期，他致力于研究处理器微架构、动态编译和虚拟机技术。1978年，从伊利诺伊大学获得计算机科学博士学位，曾执教于普林斯顿大学和哥伦比亚大学。Nair博士是lBM技术研究院的成员，也是IEEE的会士。
　操作系统等课程，合作编著了《并行计算机体系结构》教材。第1章虚拟机导论
1.1计算机体系结构
1.2虚拟机基础
1.3进程虚拟机
1.3.1多道程序设计
1.3.2仿真器和动态二进制翻译器
1.3.3相同ISA下的二进制优化器
1.3.4高级语言虚拟机：平台独立性
1.4系统虚拟机
1.4.1系统虚拟机的实现
1.4.2全系统虚拟机：仿真
1.4.3协同设计虚拟机：硬件优化
1.5一种分类方法
1.6总结：虚拟机功能的多样性
1.7本书的其他部分

第2章仿真：解释和二进制翻译
2.1基本的解释
2.2线索解释
2.3预译码和直接线程解释
2.3.1基本的预译码
2.3.2直接线索解释
2.4解释一个复杂的指令集
2.4.1IA-32ISA的解释
2.4.2线索解释
2.4.3一个高性能IA-32解释器
2.5二进制翻译
2.6代码发现和动态翻译
2.6.1代码发现的问题
2.6.2代码定位问题
2.6.3增量式预译码和翻译
2.6.4相同ISA仿真
2.7控制转移优化
2.7.1翻译链接
2.7.2软件间接跳转预测
2.7.3影子栈
2.8指令集问题
2.8.1寄存器结构
2.8.2条件码
2.8.3数据格式和运算
2.8.4内存地址解析
2.8.5内存数据对齐
2.8.6字节序
2.8.7寻址结构
2.9案例研究：SHADE和模拟过程中的仿真角色
2.10总结：性能折衷

第3章进程虚拟机
3.1虚拟机实现
3.2兼容性
3.2.1兼容性的级别
3.2.2一个兼容性框架
3.2.3实现依赖
3.3状态映射
3.3.1寄存器映射
3.3.2内存地址空间映射
3.4内存结构仿真
3.4.1内存保护
3.4.2自引用和自修改代码
3.5指令仿真
3.5.1性能权衡
3.5.2分阶段的仿真
3.6异常仿真
3.6.1异常检测
3.6.2中断处理
3.6.3确定精确的客户机状态
3.7操作系统仿真
3.7.1相同操作系统仿真
3.7.2不同操作系统仿真
3.8代码cache管理
3.8.1代码cache实现
3.8.2替换算法
3.9系统环境
3.10案例研究：FX132
3.11总结

第4章动态二进制优化
4.1动态程序的行为
4.2剖析
4.2.1剖析的作用
4.2.2剖析的类型
4.2.3收集剖析
4.2.4解释期间的剖析
4.2.5剖析翻译后的代码
4.2.6剖析开销
4.3优化翻译块
4.3.1提高局部性
4.3.2踪迹
4.3.3超块
4.3.4动态超块的形成
4.3.5树簇
4.4优化框架
4.4.1方法
4.4.2优化和兼容性
4.4.3一致的寄存器映射
4.5代码重排
4.5.1基元指令重排
4.5.2实现一个调度算法
4.5.3超块与踪迹
4.6代码优化
4.6.1基本的优化
4.6.2兼容性问题
4.6.3超块间的优化
4.6.4特定指令集的优化
4.7相同ISA优化系统：特殊的进程虚拟机
4.7.1代码修补
4.7.2案例：HPDynamo
4.7.3讨论
4.8总结

第5章高级语言虚拟机结构
5.1PascalP-code虚拟机
5.1.1内存结构
5.1.2指令集
5.1.3P-code总结
5.2面向对象高级语言虚拟机
5.2.1安全和保护
5.2.2健壮性——面向对象编程
5.2.3网络
5.2.4性能
5.3Java虚拟机结构
5.3.1数据类型
5.3.2数据存储
5.3.3Java指令集
5.3.4异常和错误
5.3.5二进制类
5.3.6Java本地接口
5.4完善平台：APIs
5.4.1Java平台
5.4.2JavaAPI
5.4.3序列化和反射
5.4.4Java线程
5.5微软公共语言基础：一个灵活的高级语言虚拟机
5.5.1公共语言接口
5.5.2属性
5.5.3微软中间语言
5.5.4隔离和应用域
5.6总结：虚拟ISA的特点
5.6.1元数据
5.6.2内存结构
5.6.3内存地址格式
5.6.4精确的异常
5.6.5指令集特点
5.6.6指令发现
5.6.7自修改和自引用代码
5.6.8操作系统依赖

第6章高级语言虚拟机实现
6.1动态类加载
第7章协同设计虚拟机
第8章系统虚拟机
第9章多处理器虚拟化
第10章新兴应用
附录A实际机器
参考文献
索引
内容简介:
　　作者从计算机体系结构研究者的角度，以计算机系统接口抽象层次中两个最重要的接口——应用的二进制接口（ApplicationBinaryInterface，ABI）和应用程序接口（ApplicationProgramInterface，API）为边界，将计算机系统资源的各种虚拟化技术划分为进程虚拟机和系统虚拟机两大类展开讨论，清晰地展现了虚拟化技术各种方法的各个层面和各类应用。
　　《虚拟机：系统与进程的通用平台》可以作为讲授计算机系统结构研究生课程《虚拟机技术》的教材或教学参考书。工作在虚拟机技术领域的专业人士可以用于自学这些领域的前沿技术。《虚拟机：系统与进程的通用平台》还可以作为一本计算机系统软硬件参考资料。
作者简介:
　　JamesE.Smith，威斯康星大学麦迪逊分校电子与计算机工程系教授。从伊利诺伊大学获得计算机科学博士学位。1979至1981年间在美国的控制数据公司工作，参与CYBER180/990的设计。其后，曾参与ACAZS-1的开发工作。1989年加入Cray研究公司，率研究小组开发和分析未来超级计算机的体系结构。近期，致力于研究虚拟机抽象技术，通过虚拟机硬件和软件的协同设计和紧耦合来提高性能。鉴于在计算机体系结构领域内的成就，Smith博士荣获1999年的ACM/IEEEEckert-Mauchly奖。
　　RavlNair在IBMThomasJ.Watson研究中心工作。为多款处理器的构造和设计做出了贡献。他涉足多个领域，包括计算机体系结构、性能分析、多处理器虚拟化、设计自动化以及测试，出版过一些著作，拥有一些相关的专利，并曾荣获IBM奖。他开发出的设计和分析工具包括用于剖析的二进制重写工具、轨迹生成工具和模拟器。近期，他致力于研究处理器微架构、动态编译和虚拟机技术。1978年，从伊利诺伊大学获得计算机科学博士学位，曾执教于普林斯顿大学和哥伦比亚大学。Nair博士是lBM技术研究院的成员，也是IEEE的会士。
　操作系统等课程，合作编著了《并行计算机体系结构》教材。
目录:
第1章虚拟机导论
1.1计算机体系结构
1.2虚拟机基础
1.3进程虚拟机
1.3.1多道程序设计
1.3.2仿真器和动态二进制翻译器
1.3.3相同ISA下的二进制优化器
1.3.4高级语言虚拟机：平台独立性
1.4系统虚拟机
1.4.1系统虚拟机的实现
1.4.2全系统虚拟机：仿真
1.4.3协同设计虚拟机：硬件优化
1.5一种分类方法
1.6总结：虚拟机功能的多样性
1.7本书的其他部分

第2章仿真：解释和二进制翻译
2.1基本的解释
2.2线索解释
2.3预译码和直接线程解释
2.3.1基本的预译码
2.3.2直接线索解释
2.4解释一个复杂的指令集
2.4.1IA-32ISA的解释
2.4.2线索解释
2.4.3一个高性能IA-32解释器
2.5二进制翻译
2.6代码发现和动态翻译
2.6.1代码发现的问题
2.6.2代码定位问题
2.6.3增量式预译码和翻译
2.6.4相同ISA仿真
2.7控制转移优化
2.7.1翻译链接
2.7.2软件间接跳转预测
2.7.3影子栈
2.8指令集问题
2.8.1寄存器结构
2.8.2条件码
2.8.3数据格式和运算
2.8.4内存地址解析
2.8.5内存数据对齐
2.8.6字节序
2.8.7寻址结构
2.9案例研究：SHADE和模拟过程中的仿真角色
2.10总结：性能折衷

第3章进程虚拟机
3.1虚拟机实现
3.2兼容性
3.2.1兼容性的级别
3.2.2一个兼容性框架
3.2.3实现依赖
3.3状态映射
3.3.1寄存器映射
3.3.2内存地址空间映射
3.4内存结构仿真
3.4.1内存保护
3.4.2自引用和自修改代码
3.5指令仿真
3.5.1性能权衡
3.5.2分阶段的仿真
3.6异常仿真
3.6.1异常检测
3.6.2中断处理
3.6.3确定精确的客户机状态
3.7操作系统仿真
3.7.1相同操作系统仿真
3.7.2不同操作系统仿真
3.8代码cache管理
3.8.1代码cache实现
3.8.2替换算法
3.9系统环境
3.10案例研究：FX132
3.11总结

第4章动态二进制优化
4.1动态程序的行为
4.2剖析
4.2.1剖析的作用
4.2.2剖析的类型
4.2.3收集剖析
4.2.4解释期间的剖析
4.2.5剖析翻译后的代码
4.2.6剖析开销
4.3优化翻译块
4.3.1提高局部性
4.3.2踪迹
4.3.3超块
4.3.4动态超块的形成
4.3.5树簇
4.4优化框架
4.4.1方法
4.4.2优化和兼容性
4.4.3一致的寄存器映射
4.5代码重排
4.5.1基元指令重排
4.5.2实现一个调度算法
4.5.3超块与踪迹
4.6代码优化
4.6.1基本的优化
4.6.2兼容性问题
4.6.3超块间的优化
4.6.4特定指令集的优化
4.7相同ISA优化系统：特殊的进程虚拟机
4.7.1代码修补
4.7.2案例：HPDynamo
4.7.3讨论
4.8总结

第5章高级语言虚拟机结构
5.1PascalP-code虚拟机
5.1.1内存结构
5.1.2指令集
5.1.3P-code总结
5.2面向对象高级语言虚拟机
5.2.1安全和保护
5.2.2健壮性——面向对象编程
5.2.3网络
5.2.4性能
5.3Java虚拟机结构
5.3.1数据类型
5.3.2数据存储
5.3.3Java指令集
5.3.4异常和错误
5.3.5二进制类
5.3.6Java本地接口
5.4完善平台：APIs
5.4.1Java平台
5.4.2JavaAPI
5.4.3序列化和反射
5.4.4Java线程
5.5微软公共语言基础：一个灵活的高级语言虚拟机
5.5.1公共语言接口
5.5.2属性
5.5.3微软中间语言
5.5.4隔离和应用域
5.6总结：虚拟ISA的特点
5.6.1元数据
5.6.2内存结构
5.6.3内存地址格式
5.6.4精确的异常
5.6.5指令集特点
5.6.6指令发现
5.6.7自修改和自引用代码
5.6.8操作系统依赖

第6章高级语言虚拟机实现
6.1动态类加载
第7章协同设计虚拟机
第8章系统虚拟机
第9章多处理器虚拟化
第10章新兴应用
附录A实际机器
参考文献
索引