x86/x64体系探索及编程

作者: 邓志著

出版社: 电子工业出版社

出版时间: 2012-10

版次: 1

ISBN: 9787121181764

定价: 119.00

装帧: 平装

开本: 16开

纸张: 胶版纸

页数: 813页

字数: 1000千字

正文语种: 简体中文

分类: 计算机与互联网

142人买过

　　《x86/x64体系探索及编程》是对Intel手册所述处理器架构的探索和论证。全书共五大部分，从多个方面对处理器架构相关的知识进行了梳理介绍。书中每个章节都有相应的测试实验，所运行的实验例子都可以在真实的机器上执行。　　通过阅读《x86/x64体系探索及编程》，读者应能培养自己动手实验的能力。如果再有一些OS方面的相关知识，基本上就可以写出自己简易的OS核心。　　邓志，1977年生于广东，在银行工作十余年，现自由职业者。对计算机有一股热情和蛮劲，善于思考，特别喜欢琢磨底层架构。熟悉C语言，并且精通x86/x64平台的汇编语言与机器指令系统，能用汇编写简易的OS核心。
第一篇　x86基础
第1章　数与数据类型
1.1　数
1.1.1　数字
1.1.2　二进制数
1.1.3　二进制数的排列
1.1.4　十六进制数
1.1.5　八进制数与十进制数
1.2　数据类型
1.2.1　integer数
1.2.2　floating-point数 9
1.2.3　real number（实数）与NaN（not a number）
1.2.4　unsupported编码值
1.2.5　浮点数精度的转换
1.2.6　浮点数的溢出
1.2.7　BCD码
1.2.8　SIMD数据 21
第2章　x86/x64编程基础
2.1　选择编译器
2.2　机器语言
2.3　Hello world
2.3.1　使用寄存器传递参数
2.3.2　调用过程
2.3.3　定义变量
2.4　16位编程、32位编程，以及64位编程
2.4.1　通用寄存器
2.4.2　操作数大小
2.4.3　64位模式下的内存地址
2.4.4　内存寻址模式
2.4.5　内存寻址范围
2.4.6　使用的指令限制
2.5　编程基础
2.5.1　操作数寻址
2.5.2　传送数据指令
2.5.3　位操作指令
2.5.4　算术指令
2.5.5　CALL与RET指令
2.5.6　跳转指令
2.6　编辑与编译、运行
第3章　编写本书的实验例子
3.1　实验的运行环境
3.2　生成空白的映像文件
3.2.1　使用nasm编译器生成
3.2.2　使用bximage工具
3.3　设置bochs配置文件
3.4　源代码的基本结构
3.5　编译源代码
3.6　映像文件内的组织
3.7　使用merge工具
3.7.1　merge的配置文件
3.7.2　执行merge命令
3.8　使用U盘启动真实机器
3.8.1　使用merge工具写U盘
3.8.2　使用hex编辑软件写U盘
3.9　编写boot代码
3.9.1　LBA转换为CHS
3.9.2　测试是否支持int 13h扩展功能
3.9.3　使用int 13h扩展读磁盘
3.9.4　最后看看load_module()
3.1　总结
第4章　处理器的身份
4.1　测试是否支持CPUID指令 67
4.2　CPUID指令的术语及表达
4.3　基本信息与扩展信息
4.4　处理器的型号（family,model与stepping）
4.5　最大的物理地址和线性地址
4.6　处理器扩展状态信息
4.6.1　探测Processor Extended State子叶 75
4.6.2　Processor Extended State子叶所需内存size
4.6.3　Processor Extended State的保存
4.6.4　Processor Extended State的恢复
4.7　处理器的特性
4.8　处理器的Cache与TLB信息
4.9　MONITOR/MWAIT信息
4.1　处理器的long mode
第5章　了解Flags
5.1　Eflags中的状态标志位
5.1.1　signed数的运算 86
5.1.2　unsigned数的运算
5.2　IOPL标志位 90
5.3　TF标志与RF标志
5.4　NT标志 95
5.5　AC标志 96
5.6　VM标志
5.7　eflags寄存器的其他事项
第6章　处理器的控制寄存器
6.1　CR8
6.2　CR3
6.3　CR0
6.3.1　保护模式位PE
6.3.2　x87 FPU单元的执行环境
6.3.3　CR0.PG控制位 108
6.3.4　CR0.CD与CR0.NW控制位
6.3.5　CR0.WP控制位 110
6.3.6　CR0.AM控制位
6.4　CR4
6.4.1　CR4.TSD与CR4.PCE控制位
6.4.2　CR4.DE与CR4.MCD控制位
6.4.3　CR4.OSFXSR控制位
6.4.4　CR4.VMXE与CR4.SMXE控制位
6.4.5　CR4.PCIDE与CR4.SMEP控制位
6.4.6　CR4.OSXSAVE控制位
6.4.7　CR4中关于页的控制位
6.5　EFER扩展功能寄存器
第7章　MSR
7.1　MSR的使用
7.2　MTRR
7.2.1　Fixed-range区域的映射
7.2.2　MTRR的功能寄存器
7.3　MSR中对特殊指令的支持
7.3.1　支持sysenter/sysexit指令的MSR
7.3.2　支持syscall/sysret指令的MSR
7.3.3　支持swapgs指令的MSR 127
7.3.4　支持monitor/mwait指令的MSR
7.4　提供processor feature管理
7.5　其他未列出来的MSR
7.6　关于MSR一些后续说明

第二篇　处理器的工作模式
第8章　实地址模式
8.1　真实的地址
8.2　real mode的编址
8.3　real mode的状态
8.4　段基址的计算
8.5　第1条执行的指令
8.6　实模式下的执行环境
8.7　实模式下的IVT
8.8　突破64K段限
8.9　A20地址线
第9章　SMM系统管理模式探索
9.1　进入SMM
9.2　SMM的运行环境 141
9.2.1　SMRAM区域
9.2.2　SMM执行环境的初始化
9.2.3　SMM下的operand与address
9.2.4　SMM下的CS与EIP
9.2.5　SMM下的SS与ESP
9.3　SMM里的中断
9.4　SMI的Back-to-Back响应
9.5　SMM里开启保护模式 147
9.6　SMM的版本 148
9.7　I/O指令的重启及Halt重启
9.8　SMM的退出 152
9.9　SMBASE的重定位
9.1　SMI处理程序的初始化
9.11　SMM的安全
9.11.1　芯片组的控制
9.11.2　处理器对SMRAM空间的限制
9.11.3　cache的限制
9.12　测试SMI处理程序
第10章　x86/x64保护模式体系（上）
10.1　x86/x64的权限
10.2　保护模式下的环境
10.2.1　段式管理所使用的资源
10.2.2　paging分页机制所使用的资源
10.3　物理地址的产生 166
10.4　段式管理机制
10.4.1　段式内存管理
10.4.2　段式的保护措施
10.5　段式管理的数据结构 169
10.5.1　Segment Selector（段选择子）
10.5.2　Descriptor Table（描述符表）
10.5.3　Segment Selector Register（段寄存器）
10.5.4　Segment Descriptor（段描述符）
10.5.5　LDT描述符与LDT 258
10.6　开启保护模式
10.6.1　初始化GDT
10.6.2　初始化IDT
10.6.3　切换到保护模式
第11章　x86/x64保护模式体系（下）
11.1　物理页面
11.1.1　处理器的最高物理地址（MAXPHYADDR）
11.1.2　物理页面的大小
11.1.3　页转换模式（Paging Mode） 268
11.2　paging机制下使用的资源 270
11.2.1　寄存器
11.2.2　CPUID查询leaf
11.2.3　寄存器的控制位
11.2.4　页转换表资源
11.3　32位paging模式（non-PAE模式）
11.3.1　CR3结构
11.3.2　32位paging模式下的PDE结构
11.3.3　使用32位paging
11.4　PAE paging模式 282
11.4.1　在Intel64下的CR3与PDPTE寄存器
11.4.2　在AMD64下的CR3
11.4.3　PAE paging模式里的PDPTE结构
11.4.4　PAE paging模式里的PDE结构
11.4.5　PAE paging模式里的PTE结构
11.4.6　使用和测试PAE paging模式 288
11.4.7　使用和测试Execution Disable功能
11.5　IA-32e paging模式
11.5.1　IA-32e paging模式下的CR3
11.5.2　IA-32e paging模式下的PML4E结构
11.5.3　IA-32e paging模式下的PDPTE结构
11.5.4　IA-32e paging模式下的PDE结构
11.5.5　IA-32e paging模式下的PTE
内容简介:
　　《x86/x64体系探索及编程》是对Intel手册所述处理器架构的探索和论证。全书共五大部分，从多个方面对处理器架构相关的知识进行了梳理介绍。书中每个章节都有相应的测试实验，所运行的实验例子都可以在真实的机器上执行。　　通过阅读《x86/x64体系探索及编程》，读者应能培养自己动手实验的能力。如果再有一些OS方面的相关知识，基本上就可以写出自己简易的OS核心。
作者简介:
　　邓志，1977年生于广东，在银行工作十余年，现自由职业者。对计算机有一股热情和蛮劲，善于思考，特别喜欢琢磨底层架构。熟悉C语言，并且精通x86/x64平台的汇编语言与机器指令系统，能用汇编写简易的OS核心。
目录:
第一篇　x86基础
第1章　数与数据类型
1.1　数
1.1.1　数字
1.1.2　二进制数
1.1.3　二进制数的排列
1.1.4　十六进制数
1.1.5　八进制数与十进制数
1.2　数据类型
1.2.1　integer数
1.2.2　floating-point数 9
1.2.3　real number（实数）与NaN（not a number）
1.2.4　unsupported编码值
1.2.5　浮点数精度的转换
1.2.6　浮点数的溢出
1.2.7　BCD码
1.2.8　SIMD数据 21
第2章　x86/x64编程基础
2.1　选择编译器
2.2　机器语言
2.3　Hello world
2.3.1　使用寄存器传递参数
2.3.2　调用过程
2.3.3　定义变量
2.4　16位编程、32位编程，以及64位编程
2.4.1　通用寄存器
2.4.2　操作数大小
2.4.3　64位模式下的内存地址
2.4.4　内存寻址模式
2.4.5　内存寻址范围
2.4.6　使用的指令限制
2.5　编程基础
2.5.1　操作数寻址
2.5.2　传送数据指令
2.5.3　位操作指令
2.5.4　算术指令
2.5.5　CALL与RET指令
2.5.6　跳转指令
2.6　编辑与编译、运行
第3章　编写本书的实验例子
3.1　实验的运行环境
3.2　生成空白的映像文件
3.2.1　使用nasm编译器生成
3.2.2　使用bximage工具
3.3　设置bochs配置文件
3.4　源代码的基本结构
3.5　编译源代码
3.6　映像文件内的组织
3.7　使用merge工具
3.7.1　merge的配置文件
3.7.2　执行merge命令
3.8　使用U盘启动真实机器
3.8.1　使用merge工具写U盘
3.8.2　使用hex编辑软件写U盘
3.9　编写boot代码
3.9.1　LBA转换为CHS
3.9.2　测试是否支持int 13h扩展功能
3.9.3　使用int 13h扩展读磁盘
3.9.4　最后看看load_module()
3.1　总结
第4章　处理器的身份
4.1　测试是否支持CPUID指令 67
4.2　CPUID指令的术语及表达
4.3　基本信息与扩展信息
4.4　处理器的型号（family,model与stepping）
4.5　最大的物理地址和线性地址
4.6　处理器扩展状态信息
4.6.1　探测Processor Extended State子叶 75
4.6.2　Processor Extended State子叶所需内存size
4.6.3　Processor Extended State的保存
4.6.4　Processor Extended State的恢复
4.7　处理器的特性
4.8　处理器的Cache与TLB信息
4.9　MONITOR/MWAIT信息
4.1　处理器的long mode
第5章　了解Flags
5.1　Eflags中的状态标志位
5.1.1　signed数的运算 86
5.1.2　unsigned数的运算
5.2　IOPL标志位 90
5.3　TF标志与RF标志
5.4　NT标志 95
5.5　AC标志 96
5.6　VM标志
5.7　eflags寄存器的其他事项
第6章　处理器的控制寄存器
6.1　CR8
6.2　CR3
6.3　CR0
6.3.1　保护模式位PE
6.3.2　x87 FPU单元的执行环境
6.3.3　CR0.PG控制位 108
6.3.4　CR0.CD与CR0.NW控制位
6.3.5　CR0.WP控制位 110
6.3.6　CR0.AM控制位
6.4　CR4
6.4.1　CR4.TSD与CR4.PCE控制位
6.4.2　CR4.DE与CR4.MCD控制位
6.4.3　CR4.OSFXSR控制位
6.4.4　CR4.VMXE与CR4.SMXE控制位
6.4.5　CR4.PCIDE与CR4.SMEP控制位
6.4.6　CR4.OSXSAVE控制位
6.4.7　CR4中关于页的控制位
6.5　EFER扩展功能寄存器
第7章　MSR
7.1　MSR的使用
7.2　MTRR
7.2.1　Fixed-range区域的映射
7.2.2　MTRR的功能寄存器
7.3　MSR中对特殊指令的支持
7.3.1　支持sysenter/sysexit指令的MSR
7.3.2　支持syscall/sysret指令的MSR
7.3.3　支持swapgs指令的MSR 127
7.3.4　支持monitor/mwait指令的MSR
7.4　提供processor feature管理
7.5　其他未列出来的MSR
7.6　关于MSR一些后续说明

第二篇　处理器的工作模式
第8章　实地址模式
8.1　真实的地址
8.2　real mode的编址
8.3　real mode的状态
8.4　段基址的计算
8.5　第1条执行的指令
8.6　实模式下的执行环境
8.7　实模式下的IVT
8.8　突破64K段限
8.9　A20地址线
第9章　SMM系统管理模式探索
9.1　进入SMM
9.2　SMM的运行环境 141
9.2.1　SMRAM区域
9.2.2　SMM执行环境的初始化
9.2.3　SMM下的operand与address
9.2.4　SMM下的CS与EIP
9.2.5　SMM下的SS与ESP
9.3　SMM里的中断
9.4　SMI的Back-to-Back响应
9.5　SMM里开启保护模式 147
9.6　SMM的版本 148
9.7　I/O指令的重启及Halt重启
9.8　SMM的退出 152
9.9　SMBASE的重定位
9.1　SMI处理程序的初始化
9.11　SMM的安全
9.11.1　芯片组的控制
9.11.2　处理器对SMRAM空间的限制
9.11.3　cache的限制
9.12　测试SMI处理程序
第10章　x86/x64保护模式体系（上）
10.1　x86/x64的权限
10.2　保护模式下的环境
10.2.1　段式管理所使用的资源
10.2.2　paging分页机制所使用的资源
10.3　物理地址的产生 166
10.4　段式管理机制
10.4.1　段式内存管理
10.4.2　段式的保护措施
10.5　段式管理的数据结构 169
10.5.1　Segment Selector（段选择子）
10.5.2　Descriptor Table（描述符表）
10.5.3　Segment Selector Register（段寄存器）
10.5.4　Segment Descriptor（段描述符）
10.5.5　LDT描述符与LDT 258
10.6　开启保护模式
10.6.1　初始化GDT
10.6.2　初始化IDT
10.6.3　切换到保护模式
第11章　x86/x64保护模式体系（下）
11.1　物理页面
11.1.1　处理器的最高物理地址（MAXPHYADDR）
11.1.2　物理页面的大小
11.1.3　页转换模式（Paging Mode） 268
11.2　paging机制下使用的资源 270
11.2.1　寄存器
11.2.2　CPUID查询leaf
11.2.3　寄存器的控制位
11.2.4　页转换表资源
11.3　32位paging模式（non-PAE模式）
11.3.1　CR3结构
11.3.2　32位paging模式下的PDE结构
11.3.3　使用32位paging
11.4　PAE paging模式 282
11.4.1　在Intel64下的CR3与PDPTE寄存器
11.4.2　在AMD64下的CR3
11.4.3　PAE paging模式里的PDPTE结构
11.4.4　PAE paging模式里的PDE结构
11.4.5　PAE paging模式里的PTE结构
11.4.6　使用和测试PAE paging模式 288
11.4.7　使用和测试Execution Disable功能
11.5　IA-32e paging模式
11.5.1　IA-32e paging模式下的CR3
11.5.2　IA-32e paging模式下的PML4E结构
11.5.3　IA-32e paging模式下的PDPTE结构
11.5.4　IA-32e paging模式下的PDE结构
11.5.5　IA-32e paging模式下的PTE

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