x86/x64体系探索及编程

出版时间：2012-10  出版社：电子工业出版社  作者：邓志  页数：813  字数：1000000  
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内容概要

　　《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。全书分五大部分，对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。通过阅读本书，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。

书籍目录

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

章节摘录

版权页：   插图：   ③在IA-32e paging模式下，但CR4.PCIDE=0，即未开启PCID功能时，使用默认的PCID值。 默认的PCID值为000H，因此在上述情况下，处理器只维护000H编号的TLB和paging-structure cache，实际效果等同于在legacy处理器上未实现PCID功能。 更新PCID值 当执行mov CR3，reg64指令对CR3进行刷新时，TLB和paging-structure cache的失效依赖于CR3 （63）位，如下面的代码所示。 mov rax, PML4T_BASE | 0×1；PCID=01值 mov cr3, rax；更新CR3 这个代码是在CR4.PCIDE=1的前提下，使用了PCID值为1去更新CR3，并且CR3（63）=0，表明需要更新TLB及paging-structure cahce，那么这时候指令对TLB和paging-structure cache有下面几方面的情形。 ①使原来PCID为001H编号的TLB无效，即刷新TLB。 ②使原来PCID为001H编号的paging-structure cache无效，即刷新paging-structure cache。 ③对global page无影响，不会刷新global page。 ④对其他PCID编号的TLB和paging-structure cache无影响，不会刷新其他PCID编号的TLB和paging-structure cache内容。 因此，处理器会保留其他PCID编号的virtual address space在TLB及paging-structure cache的内容，即virtual address的page及table entry。

媒体关注与评论

在学习x86汇编语言的过程中，总会遇到这样一种情况：基础的指令和架构已经学完，驱动或者应用也会开发了，但想要再进一步发掘处理器的新增指令集以及新特征，却发现参考资料只有Intel的指令手册，每条指令寥寥数语的说明文字对于了解复杂的新特征根本是杯水车薪。现在，本书以详尽的示例带领读者探索这部分内容，全面深入地为读者展现了x86处理器的高级特征。罗云彬畅销书《琢石成器——Windows环境下32位汇编语言程序设计》作者这本书真正是让我眼前一亮。到目前为止，这是我见过的对x86处理器介绍得最详尽又最具实践指导意义的书。我如果学习的话，一定会选择这本书。很显然，在实践中解决困难，应用所学知识的乐趣，是任何高大全的课程所无法比拟的。如果耐心地将这本书上的内容读过，将作者提供的例子一一运行过，我相信对x86处理器的知识，必定会了然于胸。谭文 畅销书《天书夜读——从汇编语言到 Windows 内核编程》 《寒江独钓——Windows 内核安全编程》作者

编辑推荐

《x86/x64体系探索及编程》是对x86处理器介绍得最详尽又最具实践指导意义的一本书。

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在学习x86汇编语言的过程中，总会遇到这样一种情况：基础的指令和架构已经学完，驱动或者应用也会开发了，但想要再进一步发掘处理器的新增指令集以及新特征，却发现参考资料只有Intel的指令手册，每条指令寥寥数语的说明文字对于了解复杂的新特征根本是杯水车薪。现在，本书以详尽的示例带领读者探索这部分内容，全面深入地为读者展现了x86处理器的高级特征。 ——罗云彬，畅销书《琢石成哭—Windows环境下32位汇编语言程序设计》作者 这本书真正是让我眼前一亮。到目前为止，这是我见过的对x86处理器介绍得最详尽又最具实践指导意义的书。我如果学习的话，一定会选择这本书。很显然，在实践中解决困难，应用所学知识的乐趣，是任何高大全的课程所无法比拟的。如果耐心地将这本书上的内容读过，将作者提供的例子一一运行过，我相信对x86处理器的知识，必定会了然于胸。 ——谭文，畅销书《天书夜读—从汇编语言到Windows内核编程》《寒江独钓—Wondows内核安全编程》作者

用户评论 (总计60条)

•   内容详尽，针对X86X64硬件架构的介绍和对BSP的编写有指导作用
•   这几本书都很好，尤其是《X86/X64体系探索与编程》这本书，内容相当好。
•   一直想了解一下的东西，不过真心没肯下来，但是从整体讲，了解了很多关于系统架构的理解，对于计算机更进一步，算是提高自己知识面吧！！！
•   这本书整体看了一下，不错，很详细，但美中不足的没有提供源程序和工具，在书后面有一个网址说是能下载，我收到书试了一试，不行，乱码，估计是人登陆的多坏了，还是有别的原因，我个人觉得，100元的书了，怎么不能配个光盘把书上的例子的源代码以及相关工具弄一下，好让这本书更加完美一些，看书要想很好的理解，必须的动手，也就是调试程序，如果那个书上提供的那个网址长时间不能下载代码和工具，这本就没有太大的价值了。我个人的感觉。
•   书很厚,内容丰富,基本上就是中文版intel手册,当然不止手册的功能,还有非常多的例子,我也正在看,总体感觉不错
•   如果你还抱着intel手册啃读的话，这本书言简意赅
•   如果你喜欢汇编，你可以来看看如果你想通透C,你可以来看看如果你想做的操作系统，那就再合适不过了
•   确实很不错的书，赶紧甩掉哪些老旧的教材吧，厚厚的一大本实战意义的书，会让你受益匪浅的。
•   书中内容非常好，介绍的很详实，找了好久都没有找到这么好的书。
•   学汇编也可以用这书来
•   研究汇编的朋友来看看吧，有你想要的东东，
•   非常难得的好书，有点厚实，多些耐心，多动手，肯定有收获。
•   的确,我都不敢看,我告诉你,讲的着的不错,我认为作为深入研究X86平台有非常良好的教学!真棒!
•   太厚了还没能开始看，不过书倒是写得比较详细，可以作为参考书来用。
•   帮人买的专业书籍，之所以给5分，是因为这些书价格便宜，包装很好，快递很给力。
•   说好的2号到，3号才到，而且开始一直查不到物流，不过总算在上课前刚刚到，要不然就坑死了，书不错，背面刮痕明显，书中竟然还能发现饭粒，啊啊啊啊啊，这让我情何以堪，不过用来学习还是不错的
•   本书既可以用于学习，也可以用于参考！
•   想研究cpu的强烈推荐，真的是好书，中文中第一
•   很厚实，很全面，很详细
•   讲得还不错，有待好好研究
•   质量不错 但还没看
•   有点偏硬件了
•   谁有作者的联系方式呢？邮箱什么的，有问题请教
•   不错，内容很全面，可以当做参考书。
•   求
•   对学习X86/X64的人是很有帮助的
•   讲解很深入、详细，示例很多。
•   看了大家的评论后决定买的。确实不错
•   可能是第一版的原因，有一两个错字，但这不能掩盖内容的精彩。
•   挺好，，，，
•   很不错，很厚
•   内容很详细，比看intel手册轻松一点
•   有些地方估计是排版错误，没衔接上。比如介绍MTRR那一节。。。
•   1、书写的比较实用性，对做X86的很有帮助，没有汇编和X86基础就不建议看了。2、有些东西还需要看作者自己的网站。很多Code都要在上面找。
•   有些难度，应该先有基本的硬件的知识。
•   很厚很重的一本书 深度是有 得慢慢品
•   字号大，行间距宽。。。。其实可以薄不少的。当然书的内容还是很不错
•   不建议入门级程序员读，对中高级开发人员比较有用。
•   不错，虽有时没空，但大致看了一部分，感觉值得多看几回！
•   没想到有这么厚，整体还算可以
•   前天买的，昨天下午就拿到，还没来的及看，印的质量不错
•   对整个cpu处理指令有了初步认识后，需要了解x86体系结构，本书由浅入深的介绍了x86指令。
•   比较起来，估计都是译文，类似书籍，可以看看普通汇编语言即可，不建议一般读者买。
•   要不是长期打5折，是不会注意到这本书的中国人写书不负责任的态度在本书一览无余随便举个例子 讲实模式那一章(好像是第8章)末尾作者都已经提到了访问1m以上的地址空间会产生wrap-around就是不愿意解释清楚 wrap-around具体是一个什么情况会不会引发eflags相应的某一位变化会不会引发异常，中断读者读到这里还要自己去探索那我要着800页的砖头干什么呢直接看intel手册算了吧 人家还免费下载呢我去做作者建的qq群提意见 还被赶出来了真是将心比心么作者扪心自问 你的读者人人都知道wrap-around这回事么要是人人都知道的常识 你又何必在书里面废话前言里面说的好好的 只要一定的汇编知识，即使不那么好就可以阅读了你真的考虑到基本的汇编知识的读者感受么入门了的看不懂 有一定基础的又觉得不够真应了一句古话 高不成低不就就这态度和水平 还打算在写一本书呢 我表示鞠躬绕道而行
•   内容零乱，不适合初学者。不能说书的内容一无是处，但是初学者看绝对一头雾水，所以不建议初学者看。
•   很一般的书，内容很杂，没有重点，当参考书用都参考不了
•   作者对Intel官方文档的细致研究令人叹服，不仅是理论上介绍的很到位，对实践更是难得的分享，就是对汇编的要求比较高，要有一定的基础才能够细致的研读，只要有心，对动手实践能力确实是上一个台阶
•   刚开始看，只不过翻了翻书，看着像是一本字典一样的书。
•   快递很快，书很不错！作者对汇编的认识真是让人叹服.
•   比较深入的对X86/X64的编程进行了探讨
•   书已经到手，在学习中，看了几节很不错。
•   书很厚，内容很丰富，正在学习中
•   我看了一下目录，上面的东西有些是我需要的，虽然我知道是从开发者手册上找的，但是，作者肯定讲得更详细
•   草草看了一遍，內容較新鮮，不錯。可惜就是字大了點，行距寬了點，是那種沒必要的大，導致整部書比一般字典都厚。其實字可以印小一點，行距可以窄一點，那麼書也就能便宜些了。
•   书还是不错的讲得很细但是对编程基础要求很高
•   了解下x64
•   x86体系探索
•   我的梦想，就是成为软硬件精通的大师
•   书很值得够买！！！下次还来！！
•   这边书挺不错的，值得购买收藏