了得網研究生_計算機體繫結構精髓（原書第2版）

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計算機體繫結構精髓（原書第2版）
該商品所屬分類：研究生 -> 工學
【市場價】	489-710元
【優惠價】	306-444元
【作者】	美道格拉斯·科莫（Douglas
【所屬類別】	圖書教材研究生/本科/專科教材工學
【出版社】	機械工業出版社
【ISBN】	9787111626589
【折扣說明】	一次購物滿999元台幣免運費+贈品一次購物滿2000元台幣95折+免運費+贈品一次購物滿3000元台幣92折+免運費+贈品一次購物滿4000元台幣88折+免運費+贈品
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內容介紹

開本：16開

紙張：膠版紙

包裝：平裝-膠訂

是否套裝：否

國際標準書號ISBN：9787111626589

作者：[美]道格拉斯·科莫（Douglas

出版社：機械工業出版社

出版時間：2019年06月

內容簡介

本書是計算機體繫結構的入門教材，從程序員的視角展開討論，重點介紹基礎知識和概念，不深入底層技術的細節。這種視角旨在幫助程序員新手和計算機專業新生理解體繫結構對編程的影響，書中濃縮的核心知識點涵蓋了程序員需要掌握的所有硬件層面，從而有利於其更好地進行軟件的設計、實現和運維。本書分為五個部分，包括數字邏輯、門和數據通路的基礎知識，以及體繫結構的三個主要方面——處理器、內存和I/O繫統。此外，書中還涉及並行、流水線、能源和性能等高級主題，以及一個動手操作的實驗。第2版共包含了三個全新的章節，並在整體上進行了與時俱進的修訂。

作者簡介

---作者簡介---
道格拉斯·科莫（Douglas Comer）世界知名的計算機網絡和TCP/IP專家，普渡大學計算機科學傑出教授，ACM會士，獲得了包括USENIX終身成就獎在內的眾多獎項。曾擔任思科公司首席研究副總裁，CSNET技術委員會主席，DARPA分布式繫統架構委員會主席，以及《Software—Practice And Experience》期刊主編。他撰寫了一繫列突破性的教科書，這些書被翻譯成16種語言，在工業界和學術界影響甚廣。

---譯者簡介---
黃智瀕北京郵電大學計算機學院講師，計算機體繫結構博士，主講數字邏輯和計算機體繫結構課程。主要研究方向包括GPU加速及大規模並行計算等。
戴志濤北京郵電大學計算機學院教授，主講計算機組成原理和嵌入式繫統課程。主要研究方向包括嵌入式片上繫統架構等。

出版者的話
譯者序
前言
關於作者
第1章簡介及概覽 1
1.1體繫結構的重要性 1
1.2學習基礎知識 1
1.3本書結構 1
1.4一筆帶過的內容 2
1.5術語：體繫結構和設計 2
1.6小結 2
部分基礎知識
第2章數字邏輯基礎 4
2.1引言 4出版者的話
譯者序
前言
關於作者
第1章簡介及概覽 1
1.1體繫結構的重要性 1
1.2學習基礎知識 1
1.3本書結構 1
1.4一筆帶過的內容 2
1.5術語：體繫結構和設計 2
1.6小結 2
部分基礎知識
第2章數字邏輯基礎 4
2.1引言 4
2.2數字計算裝置 4
2.3電氣術語：電壓和電流 4
2.4晶體管 5
2.5邏輯門 5
2.6使用晶體管實現的“與非”邏輯門電路 7
2.7表示邏輯門的符號 8
2.8邏輯門互連的例子 8
2.9實現二進制加法的數字電路 10
2.10多邏輯門的集成電路 10
2.11不隻需要組合邏輯電路 11
2.12維持狀態的電路 11
2.13傳播延遲 12
2.14使用鎖存器構建存儲器 12
2.15觸發器和波形圖 13
2.16二進制計數器 14
2.17時鐘和時序 15
2.18反饋的重要概念 17
2.19啟動序列 18
2.20軟件迭代與硬件復制 18
2.21門和芯片的簡化 19
2.22使用閑置門 19
2.23配電和散熱 20
2.24時序和時鐘域 20
2.25無時鐘邏輯 21
2.26電路規模和摩爾定律 21
2.27電路板和層 22
2.28抽像層次 23
2.29小結 23
習題 23
第3章數據和程序的表示 25
3.1引言 25
3.2數字邏輯與抽像的重要性 25
3.3位和字節的定義 25
3.4字節大小和可能的值 25
3.5二進制位權表示法 26
3.6位序 27
3.7十六進制記法 28
3.8十六進制和二進制常數記法 29
3.9字符集 29
3.10Unicode 30
3.11無符號整數、溢出和下溢 30
3.12給位和字節編號 31
3.13有符號二進制整數 31
3.14一個補碼數字的例子 32
3.15符號擴展 33
3.16浮點數 33
3.17IEEE浮點值的範圍 34
3.18特殊值 35
3.19二進制編碼的十進制表示 35
3.20有符號數、分數和壓縮BCD表示法 36
3.21數據聚合 36
3.22程序的表示 37
3.23小結 37
習題 37
第二部分處理器
第4章處理器和計算引擎的多樣性 40
4.1引言 40
4.2兩種基本的體繫結構 40
4.3哈佛與馮·諾依曼體繫結構 40
4.4處理器的定義 41
4.5處理器的範圍 41
4.6分層結構和計算引擎 42
4.7傳統處理器的結構 43
4.8處理器的分類和角色 44
4.9處理器技術 44
4.10存儲程序 45
4.11取指–執行周期 45
4.12程序轉換 46
4.13時鐘速率和指令速率 46
4.14控制：啟動和停止 47
4.15啟動取指–執行周期 47
4.16小結 48
習題 48
第5章處理器類型和指令集 49
5.1引言 49
5.2數學能力、便利性和成本 49
5.3指令集架構 49
5.4操作碼、操作數和結果 50
5.5典型的指令格式 50
5.6可變長度指令與固定長度指令 50
5.7通用寄存器 51
5.8浮點寄存器和寄存器標識 51
5.9使用寄存器編程 51
5.10寄存器存儲體 52
5.11復雜指令集和精簡指令集 53
5.12RISC設計和執行流水線 53
5.13流水線和指令延遲 54
5.14引起流水線停頓的其他原因 55
5.15對程序員的影響 56
5.16編程、停頓和無操作指令 56
5.17轉發 56
5.18操作類型 57
5.19程序計數器、取指–執行以及分支 57
5.20子程序調用、參數以及寄存器窗口 58
5.21一個示例指令集 59
5.22極簡化的指令集 61
5.23正交性原則 61
5.24條件碼和條件分支 62
5.25小結 62
習題 62
第6章數據通路和指令執行 64
6.1引言 64
6.2數據通路 64
6.3示例指令集 64
6.4內存中的指令 66
6.5移到下一條指令 67
6.6取指令 68
6.7解碼指令 69
6.8連接到寄 69
6.9控制和協調 70
6.10算術運算和復用 70
6.11涉及存儲器中數據的操作 71
6.12執行過程的示例 72
6.13小結 73
習題 73
第7章操作數尋址和指令表示 75
7.1引言 75
7.2零、一、二或三地址設計 75
7.3每指令零操作數 75
7.4每指令單操作數 76
7.5每指令兩操作數 76
7.6每指令三操作數 77
7.7操作數來源和立即數 77
7.8馮·諾依曼體繫結構的瓶頸 77
7.9顯式和隱式操作數編碼 78
7.10組合多個值的操作數 79
7.11權衡操作數的選擇 79
7.12內存中的值和間接引用 80
7.13操作數尋址模式的示例 80
7.14小結 81
習題 81
第8章CPU：微碼、保護和處理器模式 83
8.1引言 83
8.2中央處理器 83
8.3CPU的復雜性 83
8.4執行模式 84
8.5向後兼容性 84
8.6改變模式 84
8.7特權和保護 85
8.8多級保護 85
8.9微碼指令 86
8.10微碼變體 87
8.11微碼的優勢 87
8.12FPGA和指令集的改變 88
8.13垂直微碼 88
8.14水平微碼 88
8.15水平微碼的例子 89
8.16水平微碼程序示例 91
8.17需要多個周期的操作 91
8.18水平微碼和並行執行 92
8.19前瞻性和高性能執行 92
8.20並行和執行順序 93
8.21亂序指令執行 93
8.22條件分支和分支預測 94
8.23對

前言

硬件工程已經從使用分件轉向使用可編程器件。因此，編程變得更加重要。那些理解硬件如何運轉和熟知基本硬件原理的程序員，可以更加高效且少犯錯誤地構建軟件繫統。掌握計算機體繫結構的基礎知識使得編程人員能夠理解軟件如何映射到硬件上，並做出更好的軟件設計選擇。掌握底層硬件知識也有助於調試，因為它可以讓程序員快速地定位問題的根源。
本書適用於一個學期的本科課程。在眾多計算機科學課程中，計算機體繫結構或計算機組成課程是介紹計算機結構基本概念的課程，這些概念有助於學生理解他們賴以編程的計算機結構。遺憾的是，大多數計算機體繫結構書籍都是硬件工程師編寫的，目標讀者是那些想學習如何設計硬件的學生。本書則采用了不同的方法：不再專注於硬件設計和工程細節，而是針對程序員，解釋程序員需要知道的硬件基礎知識。因此，本書從程序員的角度解釋主題，並強調其對程序員的影響。
全書分為五個部分。部分介紹數字邏輯、門電路、數據通路和數據表示的基礎知識。大多數學生喜歡這種簡短的學習底層硬件的方式（特別是本書不介紹細微的硬件細節）。第二至四部分涵蓋體繫結構的三個主要方面：處理器、存儲器和輸入/輸出繫統。在每一章中，都為學生提供了足夠的背景知識，以便他們了解相關機制如何運作及其對程序員的影響，而無須繼續了解許多細節。後，第五部分涵蓋並行、流水線、功耗和能耗以及性能等高級主題。硬件工程已經從使用分件轉向使用可編程器件。因此，編程變得更加重要。那些理解硬件如何運轉和熟知基本硬件原理的程序員，可以更加高效且少犯錯誤地構建軟件繫統。掌握計算機體繫結構的基礎知識使得編程人員能夠理解軟件如何映射到硬件上，並做出更好的軟件設計選擇。掌握底層硬件知識也有助於調試，因為它可以讓程序員快速地定位問題的根源。
本書適用於一個學期的本科課程。在眾多計算機科學課程中，計算機體繫結構或計算機組成課程是介紹計算機結構基本概念的課程，這些概念有助於學生理解他們賴以編程的計算機結構。遺憾的是，大多數計算機體繫結構書籍都是硬件工程師編寫的，目標讀者是那些想學習如何設計硬件的學生。本書則采用了不同的方法：不再專注於硬件設計和工程細節，而是針對程序員，解釋程序員需要知道的硬件基礎知識。因此，本書從程序員的角度解釋主題，並強調其對程序員的影響。
全書分為五個部分。部分介紹數字邏輯、門電路、數據通路和數據表示的基礎知識。大多數學生喜歡這種簡短的學習底層硬件的方式（特別是本書不介紹細微的硬件細節）。第二至四部分涵蓋體繫結構的三個主要方面：處理器、存儲器和輸入/輸出繫統。在每一章中，都為學生提供了足夠的背景知識，以便他們了解相關機制如何運作及其對程序員的影響，而無須繼續了解許多細節。後，第五部分涵蓋並行、流水線、功耗和能耗以及性能等高級主題。
附錄A描述課程的一個重要方面——實驗，學生可以通過實踐學習。盡管大多數實驗問題都集中在編程上，但學生應該在前幾周完成在面包板上連接門電路。該設備價格低廉（我們購買供學生實驗的長期設備時，每位學生花費少於，學生自己購買實驗設備花費不到）。
附錄C提供對x86彙編語言和x64擴展的簡單介紹。許多老師講授x86繫統，要求將其包含在內。該材料位於附錄中，意味著選擇RISC彙編語言（例如，ARM體繫結構）的老師可以將其用於比較。
第2版新增了兩章並對全書內容做了一些修改和更新。例如，在第3章中，有關數據通路的部分展示了計算機繫統的組件，並描述了當指令執行時數據是如何在這些組件間流動的。通過簡單的例子在第2章介紹的數字邏輯與接下來章節介紹的處理器之間搭建了橋梁。在第20章中，覆蓋了功耗與能耗的基本概念，讀者無須了解更多細節。它解釋了為什麼以半速運行的雙核處理器芯片的功耗要低於全速運行的單核處理器芯片的功耗。
我們建立了一個與本書配套的網站：http://www.eca.cs.purdue.edu。
本書正文及實驗練習被普渡大學用作教材，學生對這兩方面都非常積極。我們收到了大量關於本書的感謝信息。對於許多學生來說，實驗課是他們與硬件的次近距離接觸，因此學習熱情高漲。
感謝許多為本書做出貢獻的人。Bernd Wolfinger全面審閱了本書，並就主題和方向提出了一些重要建議。一些教授和學生指出了第1版中的錯別字。George Adams為第2版提供了詳細的意見和建議。
後，感謝我的妻子Chris，她耐心細致的編輯和提出的寶貴建議，改進和完善了本書。

道格拉斯·科莫

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