計算機科學叢書：計算機組成原理 [Computer Organization and Architecture: Themes and Variations] epub pdf mobi txt 電子書 下載 2024

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內容簡介

　　《計算機科學叢書：計算機組成原理》其分三部分。第一部分從計算機組成和結構的有關概念、計算機的發展曆程及存儲程序計算機開始講起，介紹瞭計算機係統的組成和體係結構的基本概念，然後討論瞭數據在計算機中的錶示方法和運算方法。第二部分講解ISA的基本概念，並以ARM指令集為例介紹瞭ISA設計時需要考慮的主要問題，還介紹瞭另一個經典的RISC指令集MIPS，然後著重介紹瞭當前處理器為特定領域應用（比如多媒體應用）提供的支持。第三部分首先介紹瞭設計控製器的兩種經典方法——微程序與組閤邏輯，然後詳細討論瞭流水綫技術、影響流水綫性能的因素及一些可行的解決方法。
　　《計算機科學叢書：計算機組成原理》適閤計算機科學、電子工程、電子與計算機工程及相關專業作為教學用書，也可供相關技術人員閱讀參考。

作者簡介

　　艾倫·剋萊門茨（Alan Clements）國際著名的計算機體係結構教育的推動者和踐行者。他於1 997年獲得英國拉夫堡大學（Loughborough University）博士學位，隨後加入提賽德大學（University of Teesside）計算機科學係。在20世紀70～80年代，他編寫瞭兩本計算機體係結構領域的重要教材：《計算機硬件原理》（The Principles of Computer Hardware）和《微處理器係統設計》（Microprocessor Systems Design）。
　　2001年，他擔任瞭計算機學會國際學生競賽（CSIDC）主席，並於同年獲得英國國傢教學奬（National Teaching Fellowship），這是英國高等教育的zui高奬項。由於在計算機體係結構教育方麵的貢獻，他於是2002年獲得IEEE CS本科教學奬，2006年獲得TEEE CS泰勒布斯教育奬（Taylor LBooth award）。2009年被選為IEEE Fellow。他在IEEE計算機學會擔任瞭多個職務，並積極參加課程體係設計，撰寫瞭關於未來計算機體係結構教育的論文，參加瞭CS／ACM 2001計算課程體係的編寫和製定工作。2010烏Alan Clements從全職教學崗位退休。

內頁插圖

目錄

齣版者的話
譯者序
前言
本書導讀
作者簡介
第一部分　起始篇
第1章　計算機係統體係結構
1．1 什麼是計算機係統體係結構
1．2 體係結構和組成
1．2．1 計算機係統和技術
1．2．2 計算機體係結構在計算機科學中的地位
1．3 計算機的發展
1．3．1 機械計算機
1．3．2 機電式計算機
1．3．3 早期的電子計算機
1．3．4 微機和PC革命
1．3．5 摩爾定律和進步的曆程
1．3．6 存儲技術發展
1．3．7 普適計算
1．3．8 多媒體計算機
1．4 存儲程序計算機
1．4．1 問題描述
1．4．2 解決方法
1．4．3 構造一個算法
1．4．4 計算機需要通過什麼來解決問題
1．4．5 存儲器
1．5 存儲程序的概念
1．6 計算機係統概覽
1．6．1 存儲層次
1．6．2 總綫
1．7 現代計算
本章小結
習題
第2章　計算機算術
2．1 數據是什麼
2．1．1 位與字節
2．1．2 位模式
2．2 數字
2．2．1 位置記數法
2．3 二進製運算
2．4 有符號整數
2．4．1 符號及值錶示法
2．4．2 二進製補碼運算
2．5 乘除法簡介
2．5．1 移位運算
2．5．2 無符號二進製乘法
2．5．3 快速乘法
2．5．4 除法
2．6 浮點數
2．6．1 IEEE浮點數
2．7 浮點運算
2．8 浮點運算和程序員
2．8．1 浮點運算中的誤差傳播
2．8．2 生成數學函數
本章小結
習題

第二部分　指令集體係結構
第3章　體係結構與組成
3．1 存儲程序計算機
3．1．1 擴展處理器：常量處理
3．1．2 擴展處理器：流控製
3．2 ISA的組成
3．2．1 寄存器
3．2．2 尋址方式概述
3．2．3 指令格式
3．2．4 操作碼與指令
3．3 ARM指令集體係結構
3．3．1 ARM寄存器集
3．3．2 ARM指令集
3．4 ARM匯編語言
3．4．1 ARM程序結構
3．4．2 匯編器的實際考慮因素
3．4．3 僞指令
3．5 ARM數據處理指令
3．5．1 算術指令
3．5．2 位操作
3．5．3 移位操作
3．5．4 指令編碼——洞察ARM體係結構
3．6 ARM的流控製指令
3．6．1 無條件分支
3．6．2 條件分支
3．6．3 測試與比較指令
3．6．4 分支與循環結構
3．6．5 條件執行
3．7 ARM尋址方式
3．7．1 立即數尋址
3．7．2 寄存器間接尋址
3．7．3 帶偏移量的寄存器間接尋址
3．7．4 ARM的自動前索引尋址方式
3．7．5 ARM的自動後索引尋址方式
3．7．6 程序計數器相對尋址
3．7．7 ARM的load與store指令編碼
3．8 子程序調用與返迴
3．8．1 ARM對子程序的支持
3．8．2 條件子程序調用
3．9 ARM代碼實例
3．9．1 計算絕對值
3．9．2 字節操作與拼接
3．9．3 字節逆轉
3．9．4 乘以2n-1?
3．9．5 多條件的使用
3．9．6 隻用一條指令
3．9．7 實現多段程序
3．9．8 簡單位級邏輯操作
3．9．9 十六進製字符轉換
3．9．10　輸齣十六進製字符
3．9．11　打印橫幅
3．10　子程序與棧
3．10．1 子程序調用與返迴
3．10．2 子程序嵌套
3．10．3 葉子程序
3．11　數據的大小與排列
3．11．1 數據組織與端格式
3．11．2 數據組織和
3．11．3 塊移動指令
3．12　整閤——將所有內容放在一起
本章小結
習題
第4章　指令集體係結構——廣度和深度
4．1 數據存儲和棧
4．1．1 存儲和棧
4．1．2 通過棧傳遞參數
4．2 特權模式和異常
4．3 MIPS：另一?
4．3．1 MIPS數據處理指令
4．4 數據處理與數據傳送
4．4．1 不可見的交換指令
4．4．2 雙精度移位
4．4．3 壓縮和解壓縮指令
4．4．4 邊界測試
4．4．5 位字段數據
4．4．6 循環
4．5 存儲器間接尋址
4．6 壓縮代碼、RISC、Thumb和M
4．6．1 Thumb指令集體係結構
4．6．2 M
4．7 變長指令
本章小結
習題
第5章　計算機體係結構與多媒體
5．1 高性能計算應用
5．1．1 圖像處理
5．2 多媒體的影響——重新使?
5．3 SIMD處理簡介
5．3．1 SIMD技術的應用
5．4 流擴展和SIMD技術的發展
5．4．1 浮點軟件擴展
5．4．2 Intel的第三層多媒體擴展
5．4．3 Intel SSE3和SSE4指令
5．4．4 ARM係列處理器的多媒體
指令
本章小結
習題

第三部分　組成和效能
第6章　處理器控製
6．1 通用數字處理器
6．1．1 微程序
6．1．2 生成微操作
6．2 RISC的組成
6．2．1 寄存器–寄存器數據通路
6．2．2 單周期直通計算機的控製
6．3 流水綫簡介
6．3．1 加速比
6．3．2 實現流水綫
6．3．3 冒險
6．4 分支和分支開銷
6．4．1 分支方嚮
6．4．2 流水綫中分支的影響
6．4．3 分支開銷
6．4．4 延遲分支
6．5 分支預測
6．6 動態分支預測
6．6．1 分支目標緩衝
6．6．2 兩級分支預測
本章小結
習題
參考文獻

前言/序言

　　21世紀是科學和技術奇跡頻齣的時代。計算機已經做到瞭人們期望它做到的一切——甚至更多。生物工程解開瞭細胞的秘密，使科學傢能夠閤成10年前無法想象的新藥。納米技術讓人們有機會窺探微觀世界，將計算機革命與原子工程結閤在一起創造齣的納米機器人，也許有一天能夠植人人體，修復人體內部的創傷。普適計算帶來瞭手機、MP3播放器和數碼相機，使人們彼此之間能夠通過Internet保持聯係。計算機是幾乎所有現代技術的核心。本書將闡述計算機是如何工作的。
　　從20世紀50年代起大學就開始教授這門被稱為計算的學科瞭。一開始，大型機主導瞭計算，這個學科包括對計算機本身、控製計算機的操作係統、語言和它們的編譯器、數據庫以及商業計算等的研究。此後，計算的發展呈指數增長，到現在已包含多個不同的領域，任何一所大學都不可能完全覆蓋這些領域。人們不得不將注意力集中在計算的基本要素上。這一學科的核心在於機器本身：計算機。當然，作為一個理論概念，計算可以脫離計算機而獨立存在。實際上，在20世紀三四十年代計算機革命開始之前，人們已經進行瞭相當多的關於計算機的科學理論基礎的研究工作。然而，計算在過去40年裏的發展方式與微處理器的崛起緊密聯係在一起。如果人們無法擁有價格非常便宜的計算機，Internet也無法按照它已有的軌跡取得成功。
　　由於計算機本身對計算的發展及其發展方嚮産生瞭巨大影響，在計算的課程體係中包含一門有關計算機如何工作的課程是非常閤理的。大學裏計算機科學或計算機工程方嚮的培養方案中都會有這樣一門課程。實際上，專業和課程的認證機構都將計算機體係結構作為一項核心要求。比如，計算機體係結構就是IEEE計算機協會和ACM聯閤發布的計算學科課程體係的中心內容。
　　介紹計算機具體體現與實現的課程有各種各樣的名字。有人將它們叫作硬件課，有人管它們叫作計算機體係結構，還有人把它們叫作計算機組成（以及它們之間的各種組閤）。本書用計算機體係結構錶示這門研究計算機設計方法和運行方式的課程。當然，我會解釋為什麼這門課程有那麼多不同的名字，並會指齣可以用不同的方式來看待計算機。
　　與計算機科學的所有領域一樣，計算機體係結構也隨著指令集設計、指令級並行（ILP）、Cache緩存技術、總綫係統、猜測執行、多核計算等技術的發展而飛速進步。本書將討論所有這些話題。
　　計算機體係結構是計算機科學的基石。例如，計算機性能在今天的重要性超過瞭以往任何時候，為瞭做齣最佳選擇，即便是那些購買個人電腦的用戶也必須瞭解計算機係統的結構。
　　盡管絕大多數學生永遠不會設計一颱新的計算機，但今天的學生卻需要比他們的前輩更全麵地瞭解計算機。雖然學生們不必是閤格的匯編語言程序員，但他們一定要理解總綫、接口、Cache和指令係統是如何決定計算機係統的性能的。
　　而且，理解計算機體係結構會使學生能夠更好地學習計算機科學的其他領域。例如，指令係統的知識就能使學生更好地理解編譯器的運行機製。
　　寫作這本書的動機源於我在提賽德大學（universityofTeesside）講授計算機體係結構中級課程的經曆。我沒有按照傳統方式授課，而是講授瞭那些能夠最好地體現計算機體係結構偉大思想的內容。在這門課程裏，我講授瞭一些強調計算機科學整體概念的主題，對學生的操作係統和C語言課程均有不小的幫助。這門課非常成功，特彆是在激發學生的學習動力方麵。
　　任何編寫計算機體係結構教材的人必須知道這門課會在3個不同的係講授：電子工程（EE），電子與計算機工程（EcE），計算機科學（cs）。這些係有自己的文化，也會從各自的角度看待計算機體係結構。電子工程係和電子與計算機工程係會關注電子學以及計算機的每個部件是如何工作的。麵嚮這兩個係的教材會將重點放在門、接口、信號和計算機組成上。而計算機科學係的學生大都沒有足夠的電子學知識背景，因此很難對那些強調電路設計的教材感興趣。實際上，計算機科學係更強調底層的處理器體係結構與高層的計算機科學抽象之間的關係。
　　盡管要寫齣一本能夠同時滿足電子工程係、電子與計算機工程係和計算機科學係的教材幾乎是不可能的，但本書進行瞭有效的摺中，它為電子工程係和電子與計算機工程係提供瞭足夠的門級和部件級的知識，而這些內容也沒有高深到使計算機科學係的學生望而卻步的程度。
　　本科計算機體係結構課可在三個不同層次上講授：介紹性的、中級的和高級的。有些學校會講授全部三個層次的內容，有些學校則將這些內容壓縮為兩個層次，還有一些學校隻進行介紹。本書麵嚮那些學習第一層次和第二層次計算機體係結構課的學生，以及那些希望瞭解微處理器體係結構當前進展的職業工程師。學習本書的唯一前提條件是讀者應瞭解高級語言（如C）的基本原理和基本的代數知識。

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計算機組成原理三劍客之首。必看

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經典專業書，內容很全麵，印刷也很好！努力學習學習學習

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