计算机组成与体系结构:性能设计(英文版·原书第11版)

计算机组成与体系结构:性能设计(英文版·原书第11版)
作 者: 威廉·斯托林斯
出版社: 机械工业出版社
丛编项:
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ISBN 出版时间 包装 开本 页数 字数
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作者简介

  威廉·斯托林斯(William Stallings) 博士,知名计算机图书作者,曾13次获得美国教材和学术专著作者协会颁发的年度最佳计算机科学教材奖。他的研究兴趣包括计算机网络、通信、安全、操作系统等,曾为多种计算机和操作系统设计并实现了基于TCP/IP和OSI的协议组。

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。

图书目录

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