計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)簡明教程
定 價(jià)：29 元
- 作者：蔣本珊，馬忠梅，鄭宏編著
- 出版時(shí)間：2015/4/1
- ISBN：9787302391173
- 出 版 社：清華大學(xué)出版社
- 中圖法分類：TP303
- 頁碼：251頁
- 紙張：膠版紙
- 版次：1
- 開本：16K
《計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)簡明教程》系統(tǒng)地講述了計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的基本概念、基本原理、基本結(jié)構(gòu)和基本分析方法，同時(shí)還介紹了ARM公司RISC嵌入式處理器體系結(jié)構(gòu)和Intel公司嵌入式處理器和多核處理器等新內(nèi)容。
全書共分7章，第1章講述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本概念，第2章講述數(shù)據(jù)表示與指令系統(tǒng)，第3章講述輸入／輸出系統(tǒng)，第4章講述存儲(chǔ)體系，第5章講述流水線和向量處理機(jī)，第6章講述并行處理機(jī)和互連網(wǎng)絡(luò)，第7章講述多處理機(jī)和多計(jì)算機(jī)。
本書內(nèi)容簡明，通俗易懂，每章都附有學(xué)習(xí)指南和習(xí)題。
本書可作為高等院校計(jì)算機(jī)及相關(guān)專業(yè)的教材，也可以作為參加各類相關(guān)考試考生的參考用書。
計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)又稱計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)是高等院校計(jì)算機(jī)專業(yè)本科生的必修內(nèi)容，學(xué)習(xí)目的是以全面、系統(tǒng)的觀點(diǎn)來認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，掌握分析和設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的方法，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)其他專業(yè)知識(shí)的理解。
目前，對(duì)于計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)課程的設(shè)置，國內(nèi)高校有兩種情況：
(1) 單獨(dú)設(shè)課，其前導(dǎo)課程為計(jì)算機(jī)組成原理，課程學(xué)時(shí)數(shù)一般不多。
(2) 不單獨(dú)設(shè)課，內(nèi)容與計(jì)算機(jī)組成原理課程合并，統(tǒng)稱為計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)。
《計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)簡明教程》一書針對(duì)單獨(dú)設(shè)課的情況，主要圍繞“研究軟硬件功能分配，以及如何最佳、最合理地實(shí)現(xiàn)分配給硬件的功能”這個(gè)中心，著重介紹基本概念、基本原理、基本結(jié)構(gòu)和基本分析方法。
本書共分7章，包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)表示與指令系統(tǒng)、輸入/輸出系統(tǒng)、存儲(chǔ)體系、流水線和向量處理機(jī)、并行處理機(jī)和互連網(wǎng)絡(luò)、多處理機(jī)和多計(jì)算機(jī)等章節(jié)，力求反映近幾十年來在體系結(jié)構(gòu)上的重要進(jìn)展和現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展中的一些新技術(shù)和新的分析、設(shè)計(jì)方法。
目前國內(nèi)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)方面的教材不少，但教材內(nèi)容普遍偏多、偏深、偏難，隨著教學(xué)課時(shí)的減少，教材內(nèi)容與教學(xué)學(xué)時(shí)之間差距較大。本書強(qiáng)調(diào)“簡明”兩字，盡可能壓縮內(nèi)容，突出計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的經(jīng)典內(nèi)容，以適應(yīng)大多數(shù)學(xué)校的教學(xué)要求。同時(shí)，由于“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中一個(gè)重要的二級(jí)學(xué)科，本書的相關(guān)內(nèi)容在碩士學(xué)位研究生入學(xué)的綜合考試中多有涉及。本書盡可能通俗易懂，適合自學(xué)，以適應(yīng)相關(guān)考生的需要。
本書的最大特色和創(chuàng)新點(diǎn)在于，首次將移動(dòng)終端廣泛使用的ARM公司RISC嵌入式處理器體系結(jié)構(gòu)實(shí)例內(nèi)容加入書中，還增加了Intel公司嵌入式處理器和多核處理器等新內(nèi)容。隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，移動(dòng)終端和多核處理器已經(jīng)普及，這些新內(nèi)容的加入使得本書不僅具有先進(jìn)性，同時(shí)具有實(shí)用性。本書的每一章前都增加了學(xué)習(xí)指南，可以幫助讀者了解各章的學(xué)習(xí)要求和重點(diǎn)、難點(diǎn)。
本書的第1～3章由蔣本珊編寫，第4～6章由馬忠梅編寫，第7章由鄭宏編寫。本書在寫作過程中還得到了Intel和ARM公司大學(xué)計(jì)劃和工程師的大力支持，在此表示衷心的感謝。
由于作者的水平有限，書中難免存在著疏誤或不妥之處，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正。
編者
2014年12月
蔣本珊，北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院教授，主要研究方向是嵌入式片上系統(tǒng)（SOPC）、軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)。主講“計(jì)算機(jī)組成原理”等課程二十余年，具有豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，多次獲得北京市和北京理工大學(xué)教學(xué)優(yōu)秀成果獎(jiǎng)，被評(píng)為三育人和師德先進(jìn)個(gè)人。正式出版教材和教學(xué)參考書十余本，其中1本被評(píng)為北京市精品教材，3本入選教育部普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材。主持和參與科研項(xiàng)目5項(xiàng)，主持教學(xué)改革立項(xiàng)1項(xiàng)，其中主持開發(fā)的計(jì)算機(jī)組成實(shí)驗(yàn)多媒體教學(xué)軟件獲北京市高教學(xué)會(huì)優(yōu)秀軟件二等獎(jiǎng)。
第1章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本概念/1
1.0學(xué)習(xí)指南/1
1.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的多層次結(jié)構(gòu)/2
1.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、組成與實(shí)現(xiàn)/4
1.2.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、組成、實(shí)現(xiàn)的定義/4
1.2.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、組成和實(shí)現(xiàn)的相互
關(guān)系/6
1.3軟硬件取舍與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路/6
1.3.1軟硬件取舍的基本原則/6
1.3.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路/7
1.4計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的量化準(zhǔn)則/8
1.4.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的定量原理/8
1.4.2衡量計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能的主要標(biāo)準(zhǔn)/10
1.4.3計(jì)算機(jī)性能的比較/11
1.4.4計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)/13
1.5對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響因素/14
1.5.1軟件對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響/14
1.5.2器件和應(yīng)用對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響/17
1.6系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的并行性/18
1.6.1并行性概念/18
1.6.2并行處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與多機(jī)系統(tǒng)的
耦合度/20
1.7計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的分類/21
1.7.1Flynn分類法/21
1.7.2其他分類法/22
習(xí)題1/25第2章數(shù)據(jù)表示與指令系統(tǒng)/28
2.0學(xué)習(xí)指南/28
2.1數(shù)據(jù)表示/29
2.1.1數(shù)據(jù)表示與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)/29
2.1.2高級(jí)數(shù)據(jù)表示/292.1.3引入數(shù)據(jù)表示的原則/34
2.2尋址方式/34
2.2.1尋址方式分析/34
2.2.2間接尋址方式與變址尋址方式的
比較/36
2.2.3程序在主存中的定位技術(shù)/38
2.3指令系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化/39
2.3.1指令操作碼的優(yōu)化/39
2.3.2指令字格式的優(yōu)化/43
2.4指令系統(tǒng)的發(fā)展和改進(jìn)/44
2.4.1CISC和RISC/44
2.4.2按CISC方向發(fā)展與改進(jìn)指令系統(tǒng)/44
2.4.3按RISC方向發(fā)展與改進(jìn)指令系統(tǒng)/45
2.4.4設(shè)計(jì)RISC的關(guān)鍵技術(shù)/48
2.5典型的RISC處理器/53
2.5.1ARM嵌入式處理器/53
2.5.2MIPS嵌入式處理器/55
2.6Intel嵌入式處理器/56
2.6.1Atom處理器/56
2.6.2Quark處理器/57
習(xí)題2/58第3章輸入/輸出系統(tǒng)/61
3.0學(xué)習(xí)指南/61
3.1輸入/輸出系統(tǒng)概述/61
3.2磁盤陣列/62
3.2.1RAID 簡介/62
3.2.2RAID的分級(jí)/63
3.3總線設(shè)計(jì)/65
3.3.1總線特點(diǎn)/65
3.3.2總線的數(shù)據(jù)寬度/66
3.3.3總線定時(shí)控制/67
3.3.4總線的集中仲裁方式/68
3.3.5總線的分布仲裁方式/70
3.4通道處理機(jī)/71
3.4.1通道的作用和功能/71
3.4.2通道工作過程/72
3.4.3通道的類型/73
3.4.4通道中的數(shù)據(jù)傳送過程/75
3.4.5通道的流量分析/77
習(xí)題3/79第4章存儲(chǔ)體系/82
4.0學(xué)習(xí)指南/82
4.1存儲(chǔ)體系概念和并行存儲(chǔ)系統(tǒng)/83
4.1.1存儲(chǔ)體系的引出/83
4.1.2并行存儲(chǔ)系統(tǒng)/84
4.1.3存儲(chǔ)體系定義和分支/87
4.1.4存儲(chǔ)體系的性能參數(shù)/89
4.1.5雙口RAM/93
4.2虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)/94
4.2.1虛擬存儲(chǔ)管理方式/94
4.2.2頁式虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)構(gòu)成/100
4.2.3頁式虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中的問題/109
4.3高速緩沖存儲(chǔ)器/113
4.3.1Cache存儲(chǔ)系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)/114
4.3.2地址映像和變換/115
4.3.3替換算法的實(shí)現(xiàn)/123
4.3.4Cache的透明性及性能分析 /125
4.4Cache主存輔存三級(jí)層次/129
4.5ARM存儲(chǔ)系統(tǒng)/130
習(xí)題4/131第5章流水線和向量處理機(jī)/136
5.0學(xué)習(xí)指南/136
5.1重疊方式/137
5.1.1重疊原理和一次重疊/137
5.1.2相關(guān)處理/139
5.2流水方式/143
5.2.1基本概念/143
5.2.2流水線處理機(jī)的主要性能/147
5.2.3流水線調(diào)度/152
5.2.4流水機(jī)器的相關(guān)處理和控制機(jī)構(gòu)/156
5.3向量的流水處理與向量流水處理機(jī) /159
5.3.1向量的流水處理/159
5.3.2向量流水處理機(jī)/161
5.4指令級(jí)高度并行的超級(jí)處理機(jī)/163
5.4.1超標(biāo)量處理機(jī)/163
5.4.2超流水線處理機(jī)/166
5.4.3超標(biāo)量超流水線處理機(jī) /169
5.4.4三種指令級(jí)并行處理機(jī)性能比較/172
5.4.5超長指令字處理機(jī)/174
5.5ARM流水線處理器舉例/174
習(xí)題5/176第6章并行處理機(jī)和互連網(wǎng)絡(luò)/181
6.0學(xué)習(xí)指南/181
6.1并行處理機(jī)原理/182
6.1.1并行處理機(jī)定義及特點(diǎn) /182
6.1.2陣列處理機(jī)的構(gòu)形與特點(diǎn)/182
6.2陣列處理機(jī)的并行算法 /184
6.3互連網(wǎng)絡(luò)的基本概念/190
6.3.1互連網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)目標(biāo)及互連函數(shù)/190
6.3.2設(shè)計(jì)互連網(wǎng)絡(luò)時(shí)應(yīng)考慮的問題 /192
6.4互連網(wǎng)絡(luò)的種類/193
6.4.1靜態(tài)互連網(wǎng)絡(luò)/193
6.4.2循環(huán)互連網(wǎng)絡(luò)/195
6.4.3基本的單級(jí)互連網(wǎng)絡(luò)/196
6.4.4多級(jí)互連網(wǎng)絡(luò) /198
6.4.5全排列網(wǎng)絡(luò) /203
6.5并行存儲(chǔ)器的無沖突訪問/204
習(xí)題6/206第7章多處理機(jī)與多計(jì)算機(jī)/209
7.0學(xué)習(xí)指南/209
7.1多處理機(jī)概念/210
7.1.1多處理機(jī)定義/210
7.1.2多處理機(jī)分類/211
7.1.3多處理機(jī)特點(diǎn)和主要技術(shù)問題/211
7.2多處理機(jī)結(jié)構(gòu)/213
7.2.1共享存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)/213
7.2.2分布式存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)/218
7.2.3大規(guī)模并行處理機(jī)/219
7.2.4機(jī)群/220
7.3多核處理器/225
7.3.1多核處理器定義與結(jié)構(gòu)/225
7.3.2Intel多核處理器/227
7.3.3AMD多核處理器/229
7.3.4ARM多核處理器/230
7.4多處理機(jī)的多Cache一致性/232
7.4.1存儲(chǔ)器一致性定義/232
7.4.2多Cache一致性問題的產(chǎn)生/232
7.4.3多Cache一致性問題解決方法/234
7.5多處理機(jī)的機(jī)間互連形式/239
7.6程序并行性/241
7.6.1并行算法/241
7.6.2程序段間的相關(guān)性分析/242
7.6.3并行程序設(shè)計(jì)語言/243
7.7多處理機(jī)的性能/244
7.7.1基本模型/245
7.7.2N臺(tái)處理機(jī)系統(tǒng)的基本模型/246
7.8多處理機(jī)的操作系統(tǒng)/248
7.8.1主從型操作系統(tǒng)/248
7.8.2各自獨(dú)立型操作系統(tǒng)/249
7.8.3浮動(dòng)型操作系統(tǒng)/249
習(xí)題7/250參考文獻(xiàn)/252
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