计算机组成与体系结构：性能设计（英文版·原书第11版） / 经典原版书库
定价：￥199.00
作者： [美]威廉·斯托林斯（William Stallings）
出版时间：2024-09-06
出版社：机械工业出版社
- 机械工业出版社
- 9787111760979
- 1-1
- 2024-09-06
- 1515
内容简介
本书以市场上主流的处理器系列为例，深入讨论了计算机组成与体系结构的基本原理和概念，包括计算机系统、运算、CPU、指令集和汇编语言、并行处理等，并讨论了如何将它们运用到当代计算机系统设计的问题中。本书作者有丰富的教学和教材编写经验，在编写上内容体系合理、讲解深入浅出、教学资源丰富。同时，本书根据技术的发展，增加了对并行结构、RISC-V等内容的介绍，使读者能够了解当前计算机架构的新变化和新发展。 本书适合作为高校计算机及相关专业作为计算机组成与体系结构相关课程的教材，也适合作为技术人员的参考书。
目录
目 录
前言
作者简介
第一部分 概述
第1章 基本概念与计算机演化 1
1.1 组成与体系结构 2
1.2 功能和结构 3
1.3 IAS计算机 11
1.4 逻辑门、存储器位元、芯片和
多芯片模块 17
1.5 Intel x86体系结构的演化 23
1.6 嵌入式系统 24
1.7 ARM体系结构 29
1.8 关键词、思考题和习题 34
第2章 性能问题 37
2.1 性能设计 38
2.2 多核、MIC和GPGPU 44
2.3 阿姆达尔定律和利特尔法则 45
2.4 计算机性能的基本指标 48
2.5 计算平均值 51
2.6 基准测试和SPEC 59
2.7 关键词、思考题和习题 66
第二部分 计算机系统
第3章 计算机功能和互连的顶层视图72
3.1 计算机的部件 73
3.2 计算机的功能 75
3.3 互连结构 90
3.4 总线互连 92
3.5 点对点互连 94
3.6 PCIe 99
3.7 关键词、思考题和习题 107
第4章 存储器层次结构：
局部性和性能 112
4.1 局部性原理 113
4.2 存储系统的特性 118
4.3 存储器层次结构 121
4.4 多级存储器层次结构的性能建模 128
4.5 关键词、思考题和习题 135
第5章 cache存储器 138
5.1 cache存储器的原理 139
5.2 cache的设计要素 143
5.3 Intel x86的cache组织 165
5.4 IBM z13的cache组织 168
5.5 cache的性能模型 169
5.6 关键词、思考题和习题 173
第6章 内部存储器 177
6.1 半导体主存储器 178
6.2 纠错 187
6.3 DDR DRAM 192
6.4 eDRAM 197
6.5 闪存 199
6.6 较新的非易失性固态存储器技术 202
6.7 关键词、思考题和习题 205
第7章 外部存储器 210
7.1 磁盘 211
7.2 RAID 221
7.3 固态硬盘 231
7.4 光存储器 234
7.5 磁带 240
7.6 关键词、思考题和习题 242
第8章 输入/输出 245
8.1 外部设备 247
8.2 I/O模块 249
8.3 编程式I/O 252
8.4 中断驱动式I/O 256
8.5 DMA 265
8.6 DCA 271
8.7 I/O通道和处理器 278
8.8 外部互连标准 280
8.9 IBM z13 I/O结构 283
8.10 关键词、思考题和习题 287
第9章 操作系统支持 291
9.1 操作系统概述 292
9.2 调度 303
9.3 存储器管理 309
9.4 Intel x86存储器管理 320
9.5 ARM存储器管理 325
9.6 关键词、思考题和习题 330
第三部分 算术与逻辑
第10章 数字系统 334
10.1 十进制系统 335
10.2 按位记数制系统 336
10.3 二进制系统 337
10.4 二进制数与十进制数的转换 337
10.5 十六进制表示法 340
10.6 关键词和习题 342
第11章 计算机算术运算 344
11.1 算术逻辑单元 345
11.2 整数表示 346
11.3 整数算术运算 351
11.4 浮点表示 366
11.5 浮点算术运算 374
11.6 关键词、思考题和习题 383
第12章 数字逻辑 388
12.1 布尔代数 389
12.2 门 394
12.3 组合电路 396
12.4 时序电路 414
12.5 可编程逻辑器件 423
12.6 关键词和习题 428
第四部分 指令集与汇编语言
第13章 指令集：特征和功能 432
13.1 机器指令特征 433
13.2 操作数类型 440
13.3 Intel x86和ARM数据类型 442
13.4 操作类型 445
13.5 Intel x86和ARM操作类型 458
13.6 关键词、思考题和习题 466
本章附录 小端、大端和双端 472
第14章 指令集：寻址方式和
指令格式 476
14.1 寻址方式 477
14.2 x86和ARM寻址方式 483
14.3 指令格式 489
14.4 x86和ARM指令格式 497
14.5 关键词、思考题和习题 502
第15章 汇编语言及相关主题 506
15.1 汇编语言概念 507
15.2 运用汇编语言编程的动机 510
15.3 汇编语言元素 512
15.4 示例 518
15.5 汇编器的类型 523
15.6 汇编器 523
15.7 装载和链接 526
15.8 关键词、思考题和习题 533
第五部分 CPU
第16章 CPU的结构和功能 537
16.1 CPU组成 538
16.2 寄存器组成 539
16.3 指令周期 545
16.4 指令流水线技术 548
16.5 用于流水线的处理器结构 566
16.6 x86系列处理器 568
16.7 ARM处理器 575
16.8 关键词、思考题和习题 581
第17章 精简指令集计算机 586
17.1 指令执行特征 588
17.2 大寄存器组方案的使用 593
17.3 基于编译器的寄存器优化 598
17.4 精简指令集体系结构 600
17.5 RISC流水线技术 606
17.6 MIPS R4000 610
17.7 SPARC 616
17.8 用于流水线的处理器结构 621
17.9 CISC、RISC和当代系统 623
17.10 关键词、思考题和习题 625
第18章 指令级并行性和超标量
处理器 629
18.1 概述 630
18.2 设计考虑 637
18.3 Intel Core微体系结构 646
18.4 ARM Cortex-A8 652
18.5 ARM Cortex-M3 658
18.6 关键词、思考题和习题 663
第19章 控制器操作和微程序控制 669
19.1 微操作 670
19.2 处理器控制 676
19.3 硬布线实现 686
19.4 微程序控制 689
19.5 关键词、思考题和习题 698
第六部分 并行组织
第20章 并行处理 701
20.1 多处理器组织 703
20.2 对称多处理器 705
20.3 cache一致性与MESI协议 709
20.4 多线程与片上多处理器 718
20.5 集群 723
20.6 非均匀存储器访问 726
20.7 关键词、思考题和习题 730
第21章 多核计算机 736
21.1 硬件性能问题 737
21.2 软件性能问题 740
21.3 多核组织结构 745
21.4 异构多核组织 747
21.5 Intel Core i7-5960X 756
21.6 ARM Cortex-A15 MPCore 757
21.7 IBM z13大型机 762
21.8 关键词、思考题和习题 765
附录
附录A 系统总线 768
附录B victim cache策略 777
附录C 交叉存储器 782
附录D 国际参考字母表 785
附录E 栈 788
附录F 递归程序 795
附录G 对指令流水线主题的补充 807
术语表 826
参考文献 835
前言
作者简介
第一部分 概述
第1章 基本概念与计算机演化 1
1.1 组成与体系结构 2
1.2 功能和结构 3
1.3 IAS计算机 11
1.4 逻辑门、存储器位元、芯片和
多芯片模块 17
1.5 Intel x86体系结构的演化 23
1.6 嵌入式系统 24
1.7 ARM体系结构 29
1.8 关键词、思考题和习题 34
第2章 性能问题 37
2.1 性能设计 38
2.2 多核、MIC和GPGPU 44
2.3 阿姆达尔定律和利特尔法则 45
2.4 计算机性能的基本指标 48
2.5 计算平均值 51
2.6 基准测试和SPEC 59
2.7 关键词、思考题和习题 66
第二部分 计算机系统
第3章 计算机功能和互连的顶层视图72
3.1 计算机的部件 73
3.2 计算机的功能 75
3.3 互连结构 90
3.4 总线互连 92
3.5 点对点互连 94
3.6 PCIe 99
3.7 关键词、思考题和习题 107
第4章 存储器层次结构：
局部性和性能 112
4.1 局部性原理 113
4.2 存储系统的特性 118
4.3 存储器层次结构 121
4.4 多级存储器层次结构的性能建模 128
4.5 关键词、思考题和习题 135
第5章 cache存储器 138
5.1 cache存储器的原理 139
5.2 cache的设计要素 143
5.3 Intel x86的cache组织 165
5.4 IBM z13的cache组织 168
5.5 cache的性能模型 169
5.6 关键词、思考题和习题 173
第6章 内部存储器 177
6.1 半导体主存储器 178
6.2 纠错 187
6.3 DDR DRAM 192
6.4 eDRAM 197
6.5 闪存 199
6.6 较新的非易失性固态存储器技术 202
6.7 关键词、思考题和习题 205
第7章 外部存储器 210
7.1 磁盘 211
7.2 RAID 221
7.3 固态硬盘 231
7.4 光存储器 234
7.5 磁带 240
7.6 关键词、思考题和习题 242
第8章 输入/输出 245
8.1 外部设备 247
8.2 I/O模块 249
8.3 编程式I/O 252
8.4 中断驱动式I/O 256
8.5 DMA 265
8.6 DCA 271
8.7 I/O通道和处理器 278
8.8 外部互连标准 280
8.9 IBM z13 I/O结构 283
8.10 关键词、思考题和习题 287
第9章 操作系统支持 291
9.1 操作系统概述 292
9.2 调度 303
9.3 存储器管理 309
9.4 Intel x86存储器管理 320
9.5 ARM存储器管理 325
9.6 关键词、思考题和习题 330
第三部分 算术与逻辑
第10章 数字系统 334
10.1 十进制系统 335
10.2 按位记数制系统 336
10.3 二进制系统 337
10.4 二进制数与十进制数的转换 337
10.5 十六进制表示法 340
10.6 关键词和习题 342
第11章 计算机算术运算 344
11.1 算术逻辑单元 345
11.2 整数表示 346
11.3 整数算术运算 351
11.4 浮点表示 366
11.5 浮点算术运算 374
11.6 关键词、思考题和习题 383
第12章 数字逻辑 388
12.1 布尔代数 389
12.2 门 394
12.3 组合电路 396
12.4 时序电路 414
12.5 可编程逻辑器件 423
12.6 关键词和习题 428
第四部分 指令集与汇编语言
第13章 指令集：特征和功能 432
13.1 机器指令特征 433
13.2 操作数类型 440
13.3 Intel x86和ARM数据类型 442
13.4 操作类型 445
13.5 Intel x86和ARM操作类型 458
13.6 关键词、思考题和习题 466
本章附录 小端、大端和双端 472
第14章 指令集：寻址方式和
指令格式 476
14.1 寻址方式 477
14.2 x86和ARM寻址方式 483
14.3 指令格式 489
14.4 x86和ARM指令格式 497
14.5 关键词、思考题和习题 502
第15章 汇编语言及相关主题 506
15.1 汇编语言概念 507
15.2 运用汇编语言编程的动机 510
15.3 汇编语言元素 512
15.4 示例 518
15.5 汇编器的类型 523
15.6 汇编器 523
15.7 装载和链接 526
15.8 关键词、思考题和习题 533
第五部分 CPU
第16章 CPU的结构和功能 537
16.1 CPU组成 538
16.2 寄存器组成 539
16.3 指令周期 545
16.4 指令流水线技术 548
16.5 用于流水线的处理器结构 566
16.6 x86系列处理器 568
16.7 ARM处理器 575
16.8 关键词、思考题和习题 581
第17章 精简指令集计算机 586
17.1 指令执行特征 588
17.2 大寄存器组方案的使用 593
17.3 基于编译器的寄存器优化 598
17.4 精简指令集体系结构 600
17.5 RISC流水线技术 606
17.6 MIPS R4000 610
17.7 SPARC 616
17.8 用于流水线的处理器结构 621
17.9 CISC、RISC和当代系统 623
17.10 关键词、思考题和习题 625
第18章 指令级并行性和超标量
处理器 629
18.1 概述 630
18.2 设计考虑 637
18.3 Intel Core微体系结构 646
18.4 ARM Cortex-A8 652
18.5 ARM Cortex-M3 658
18.6 关键词、思考题和习题 663
第19章 控制器操作和微程序控制 669
19.1 微操作 670
19.2 处理器控制 676
19.3 硬布线实现 686
19.4 微程序控制 689
19.5 关键词、思考题和习题 698
第六部分 并行组织
第20章 并行处理 701
20.1 多处理器组织 703
20.2 对称多处理器 705
20.3 cache一致性与MESI协议 709
20.4 多线程与片上多处理器 718
20.5 集群 723
20.6 非均匀存储器访问 726
20.7 关键词、思考题和习题 730
第21章 多核计算机 736
21.1 硬件性能问题 737
21.2 软件性能问题 740
21.3 多核组织结构 745
21.4 异构多核组织 747
21.5 Intel Core i7-5960X 756
21.6 ARM Cortex-A15 MPCore 757
21.7 IBM z13大型机 762
21.8 关键词、思考题和习题 765
附录
附录A 系统总线 768
附录B victim cache策略 777
附录C 交叉存储器 782
附录D 国际参考字母表 785
附录E 栈 788
附录F 递归程序 795
附录G 对指令流水线主题的补充 807
术语表 826
参考文献 835
