图书介绍
计算机体系结构基础【2025|PDF下载-Epub版本|mobi电子书|kindle百度云盘下载】
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- 胡伟武,苏孟豪,王焕东,汪文祥,章隆兵,肖俊华,刘苏,陈新科,吴瑞阳,李晓钰著 著
- 出版社: 北京市:机械工业出版社
- ISBN:9787111579786
- 出版时间:2017
- 标注页数:294页
- 文件大小:77MB
- 文件页数:314页
- 主题词:计算机体系结构-高等学校-教材
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图书目录
第一部分 引言2
第1章 引言2
1.1 计算机体系结构的研究内容2
1.1.1 一以贯之2
1.1.2 什么是计算机5
1.1.3 计算机的基本组成6
1.2 衡量计算机的指标8
1.2.1 计算机的性能8
1.2.2 计算机的价格10
1.2.3 计算机的功耗11
1.3 计算机体系结构的发展12
1.3.1 摩尔定律和工艺的发展13
1.3.2 计算机应用和体系结构17
1.3.3 计算机体系结构发展18
1.4 体系结构设计的基本原则20
1.4.1 平衡性20
1.4.2 局部性21
1.4.3 并行性22
1.4.4 虚拟化23
1.5 本章小结24
习题24
第二部分 指令系统结构26
第2章 指令系统26
2.1 指令系统简介26
2.2 指令系统设计原则26
2.3 指令系统发展历程28
2.3.1 指令集的演变28
2.3.2 存储管理的演变29
2.3.3 运行级别的演变31
2.4 本章小结32
习题32
第3章 指令集结构33
3.1 地址空间33
3.2 操作数36
3.2.1 数据类型36
3.2.2 访存地址36
3.2.3 寻址方式36
3.3 指令操作和编码37
3.4 RISC指令集比较38
3.5 C语言的机器表示43
3.6 本章小结46
习题47
第4章 异常与中断48
4.1 异常分类48
4.2 异常处理48
4.3 中断50
4.3.1 中断的优先级和原子性50
4.3.2 向量化中断51
4.3.3 中断传递机制52
4.4 本章小结52
习题52
第5章 存储管理53
5.1 存储管理的原理53
5.2 TLB的结构和使用55
5.3 TLB异常的处理57
5.4 本章小结60
习题61
第6章 软硬件协同62
6.1 函数调用规范62
6.1.1 MIPS ABI整数寄存器约定62
6.1.2 MIPS ABI函数调用约定63
6.1.3 MIPS堆栈布局64
6.2 中断的生命周期66
6.3 系统调用过程67
6.4 同步与通信68
6.4.1 基于互斥的同步机制68
6.4.2 非阻塞的同步机制69
6.5 本章小结70
习题70
第三部分 计算机硬件结构72
第7章 计算机组成原理和结构72
7.1 冯·诺依曼结构72
7.2 计算机的组成部件73
7.2.1 运算器73
7.2.2 控制器73
7.2.3 存储器74
7.2.4 输入设备77
7.2.5 输出设备77
7.3 计算机系统硬件结构发展79
7.3.1 CPU-GPU-北桥-南桥四片结构80
7.3.2 CPU-北桥-南桥三片结构81
7.3.3 CPU-弱北桥-南桥三片结构81
7.3.4 CPU-南桥两片结构82
7.3.5 SoC单片结构82
7.4 处理器和IO设备间的通信82
7.4.1 IO寄存器寻址83
7.4.2 处理器和IO设备之间的同步83
7.4.3 存储器和IO设备之间的数据传送84
7.4.4 IO中断控制器85
7.5 本章小结86
习题86
第8章 计算机总线接口技术87
8.1 总线概述87
8.2 总线分类88
8.3 片上总线88
8.4 内存总线93
8.5 系统总线99
8.5.1 HyperTransport总线99
8.5.2 HyperTransport包格式102
8.6 IO总线103
8.6.1 PCIE总线103
8.6.2 PCIE包格式104
8.7 本章小结105
习题105
第9章 计算机系统启动过程分析106
9.1 处理器核初始化106
9.1.1 处理器复位107
9.1.2 调试接口初始化107
9.1.3 TLB初始化108
9.1.4 Cache初始化109
9.2 总线接口初始化111
9.2.1 内存初始化112
9.2.2 IO总线初始化113
9.3 设备的探测及驱动加载113
9.4 多核启动过程117
9.4.1 初始化时的多核协同117
9.4.2 操作系统启动时的多核唤醒118
9.5 本章小结120
习题120
第四部分 CPU的微结构122
第10章 二进制与逻辑电路122
10.1 计算机中数的表示122
10.1.1 二进制122
10.1.2 定点数的表示123
10.1.3 浮点数的表示125
10.2 MOS晶体管工作原理127
10.2.1 半导体128
10.2.2 NMOS和PMOS晶体管128
10.3 CMOS逻辑电路130
10.3.1 数字逻辑电路130
10.3.2 常见CMOS电路134
10.3.3 CMOS电路延迟136
10.4 本章小结137
习题137
第11章 简单运算器设计139
11.1 定点补码加法器139
11.1.1 一位全加器139
11.1.2 行波进位加法器140
11.1.3 先行进位加法器141
11.2 减法运算实现144
11.3 比较运算实现145
11.4 移位器145
11.5 本章小结146
习题147
第12章 定点补码乘法器148
12.1 补码乘法器148
12.2 Booth乘法器150
12.3 华莱士树154
12.4 本章小结158
习题158
第13章 指令流水线159
13.1 单周期处理器159
13.2 流水线处理器161
13.3 指令相关和流水线冲突164
13.4 提高流水线效率的技术168
13.4.1 多发射数据通路169
13.4.2 动态调度169
13.4.3 转移预测173
13.4.4 Cache174
13.5 本章小结175
习题177
第五部分 并行处理结构180
第14章 并行编程基础180
14.1 程序的并行行为180
14.1.1 指令级并行性180
14.1.2 数据级并行性181
14.1.3 任务级并行性181
14.2 并行编程模型181
14.2.1 单任务数据并行编程模型182
14.2.2 多任务共享存储编程模型182
14.2.3 多任务消息传递编程模型182
14.2.4 共享存储与消息传递编程模型的编程复杂度183
14.3 典型并行编程环境186
14.3.1 数据并行SIMD编程186
14.3.2 POSIX编程标准187
14.3.3 OpenMP标准189
14.3.4 消息传递编程接口195
习题198
第15章 多核处理结构200
15.1 多核处理器的发展演化200
15.2 多核处理器的访存结构203
15.2.1 通用多核处理器的片上Cache结构203
15.2.2 存储一致性模型205
15.2.3 Cache一致性协议207
15.3 多核处理器的互连结构211
15.4 多核处理器的同步机制216
15.5 典型多核处理器221
15.5.1 龙芯3号多核处理器221
15.5.2 Intel SandyBridge架构222
15.5.3 IBM Cell处理器224
15.5.4 NVIDIA GPU225
15.5.5 Tile64处理器227
习题229
第六部分 系统评价与性能分析232
第16章 计算机系统评价和性能分析232
16.1 计算机系统性能评价指标232
16.1.1 计算机系统常用性能评价指标232
16.1.2 并行系统的性能评价指标236
16.2 测试程序集237
16.2.1 微基准测试程序238
16.2.2 SPEC CPU基准测试程序246
16.2.3 并行系统基准测试程序251
16.2.4 其他常见的基准测试程序集252
16.3 性能分析方法253
16.3.1 分析建模的方法255
16.3.2 模拟建模的方法和模拟器256
16.3.3 性能测量的方法258
16.4 性能测试和分析实例270
16.4.1 动态执行指令的数目和分类271
16.4.2 SPEC CPU基准测试程序的分值对比273
16.4.3 动态执行指令数对比274
16.4.4 IPC对比276
16.4.5 分支误预测率和分支吞吐率对比277
16.4.6 存储访问延迟对比280
16.4.7 存储访问操作的并发性281
16.4.8 并发操作性对比282
习题283
总结:什么是计算机体系结构285
参考文献293
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