本書是計算機組成與體繫結構方面的經典教材，主要特色體現在三個方面：一是盡可能清晰、完整地展示現代計算機繫統的本質和特征；二是凝練出計算機組成與體繫結構中的基礎性知識並進行深入討論，同時將這些知識與當代計算機的設計問題聯繫起來；三是關注計算機繫統的性能特征，介紹如何從設計的角度實現高性能。本書適合高校計算機、集成電路、電子工程及相關專業作為教材，也適合IT技術人員了解計算機組成和體繫結構之用。

●譯者序
前言
作者簡介
譯者簡介
第一部分 概述
第1章 基本概念與計算機演化 2
1.1 組成與體繫結構 2
1.2 功能和結構 3
1.2.1 功能 3
1.2.2 結構 3
1.3 IAS計算機 8
1.4 邏輯門、存、芯片和多芯片模塊 12
1.4.1 邏輯門和存 12
1.4.2 晶體管 13
1.4.3 微電子芯片 13
1.4.4 多芯片模塊 15
1.5 Intel x86體繫結構的演化 15
1.6 嵌入式繫統 18
1.6.1 物聯網 19
1.6.2 嵌入式操作繫統 19
1.6.3 應用處理器與專用處理器 19
1.6.4 微處理器與微控制器 20
1.6.5 嵌入式繫統與深度嵌入式繫統 20
1.7 ARM體繫結構 21
1.7.1 ARM的演變 21
1.7.2 指令集體繫結構 21
1.7.3 ARM產品 22
1.8 關鍵詞、思考題和習題 25
第2章 性能問題 28
2.1 性能設計 28
2.1.1 微處理器的速度 29
2.1.2 性能平衡 29
2.1.3 芯片組成和體繫結構的改進 30
2.2 多核、MIC和GPGPU 32
2.3 阿姆達爾定律和利特爾法則 33
2.3.1 阿姆達爾定律 33
2.3.2 利特爾法則 34
2.4 計算機性能的基本指標 35
2.4.1 時鐘速度 36
2.4.2 指令執行速度 36
2.5 計算平均值 37
2.5.1 算術平均值 39
2.5.2 調和平均值 39
2.5.3 幾何平均值 41
2.6 基準測試和SPEC 43
2.6.1 基準測試原則 43
2.6.2 SPEC基準測試 44
2.7 關鍵詞、思考題和習題 49
第二部分 計算機繫統
第3章 計算機功能和互連的頂層視圖56
3.1 計算機的部件 56
3.2 計算機的功能 58
3.2.1 指令的讀取和執行 58
3.2.2 中斷 61
3.2.3 I/O功能 67
3.3 互連結構 68
3.4 總線互連 68
3.5 點對點互連 70
3.5.1 QPI物理層 71
3.5.2 QPI鏈路層 72
3.5.3 QPI路由層 73
3.5.4 QPI協議層 73
3.6 PCIe 73
3.6.1 PCI物理和邏輯體繫結構 74
3.6.2 PCIe物理層 75
3.6.3 PCIe事務處理層 76
3.6.4 PCIe數據鏈路層 78
3.7 關鍵詞、思考題和習題 79
第4章 存儲器層次結構：局部性和性能 83
4.1 局部性原理 83
4.2 存儲繫統的特性 87
4.3 存儲器層次結構 88
4.3.1 成本與性能特點 89
4.3.2 存儲器層次結構的典型構件 91
4.3.3 IBM z13存儲器層次結構 92
4.3.4 存儲器層次結構的設計原則 93
4.4 多級存儲器層次結構的性能建模 93
4.4.1 兩級存儲器存取 93
4.4.2 多級存儲器存取 97
4.5 關鍵詞、思考題和習題 99
第5章 cache存儲器 102
5.1 cache存儲器的原理 102
5.2 cache的設計要素 105
5.2.1 cache地址 105
5.2.2 cache容量 106
5.2.3 邏輯cache的組織結構 107
5.2.4 替換算法 117
5.2.5 寫策略 118
5.2.6 行大小 119
5.2.7 cache的數目 119
5.2.8 包含策略 121
5.3 Intel x86的cache組織 122
5.4 IBM z13的cache組織 124
5.5 cache的性能模型 125
5.5.1 cache的時序模型 125
5.5.2 用於提高性能的設計選項 126
5.6 關鍵詞、思考題和習題 127
第6章 內部存儲器 131
6.1 半導體主存儲器 131
6.1.1 組織 131
6.1.2 DRAM和SRAM 132
6.1.3 ROM類型 133
6.1.4 芯片邏輯 134
6.1.5 芯片封裝 136
6.1.6 模塊組織 136
6.1.7 多體交叉存儲器 138
6.2 糾錯 138
6.3 DDR DRAM 142
6.3.1 SDRAM 142
6.3.2 DDR SDRAM 144
6.4 eDRAM 146
6.4.1 IBM z13 eDRAM的cache結構 146
6.4.2 Intel Core繫統的cache結構 146
6.5 閃存 148
6.5.1 操作 148
6.5.2 NOR和NAND閃存 148
6.6 較新的非易失性固態存儲器技術 150
6.6.1 STT-RAM 151
6.6.2 PCRAM  152
6.6.3 ReRAM 152
6.7 關鍵詞、思考題和習題 152
第7章 外部存儲器 156
7.1 磁盤 156
7.1.1 磁讀寫機制  156
7.1.2 數據組織和格式化 157
7.1.3 物理特性  160
7.1.4 磁盤性能參數 161
7.2 RAID 163
7.2.1 RAID 0級 165
7.2.2 RAID 1級 167
7.2.3 RAID 2級 168
7.2.4 RAID 3級 168
7.2.5 RAID 4級 169
7.2.6 RAID 5級 169
7.2.7 RAID 6級 169
7.3 固態硬盤 171
7.3.1 固態硬盤與硬盤驅動器的比較 171
7.3.2 固態硬盤組織結構 171
7.3.3 實際問題 172
7.4 光存儲器 172
7.4.1 光盤 173
7.4.2 數字多功能光盤 175
7.4.3 高清晰光盤 176
7.5 磁帶 177
7.6 關鍵詞、思考題和習題 178
第8章 輸入/輸出 182
8.1 外部設備 182
8.1.1 鍵盤/監視器 184
8.1.2 磁盤驅動器 184
8.2 I/O模塊 184
8.2.1 模塊功能 184
8.2.2 I/O模塊結構 185
8.3 編程式I/O 186
8.3.1 編程式I/O概述 186
8.3.2 I/O命令 187
8.3.3 I/O指令 188
8.4 中斷驅動式I/O 189
8.4.1 中斷處理 189
8.4.2 設計問題 191
8.4.3 Intel 82C59A中斷控制器 192
8.4.4 Intel 8255A可編程外部接口 192
8.5 DMA 196
8.5.1 編程式I/O和中斷驅動式I/O的缺點 196
8.5.2 DMA功能 197
8.5.3 Intel 8237A DMA控制器 198
8.6 DCA 200
8.6.1 使用共享的最後一級cache的DMA 201
8.6.2 cache相關的性能問題 202
8.6.3 直接cache存取策略 204
8.6.4 直接數據I/O 204
8.7 I/O通道和處理器 206
8.7.1 I/O功能的演變 206
8.7.2 I/O通道的特點 206
8.8 外部互連標準 207
8.8.1 通用串行總線 207
8.8.2 FireWire串行總線 208
8.8.3 小型計算機繫統接口 208
8.8.4 迅雷 208
8.8.5 InfiniBand 209
8.8.6 PCIe 209
8.8.7 SATA 209
8.8.8 以太網 209
8.8.9 WiFi 209
8.9 IBM z13 I/O結構 210
8.9.1 通道結構 210
8.9.2 I/O繫統組織結構 211
8.10 關鍵詞、思考題和習題 212
第9章 操作繫統支持 217
9.1 操作繫統概述 217
9.1.1 操作繫統的目標與功能 217
9.1.2 操作繫統的類型 219
9.2 調度 224
9.2.1 長期調度 225
9.2.2 中期調度 225
9.2.3 短期調度 225
9.3 存儲器管理 228
9.3.1 交換 228
9.3.2 分區 229
9.3.3 分頁 230
9.3.4 虛擬存儲器 232
9.3.5 快表 233
9.3.6 分段 235
9.4 Intel x86存儲器管理 235
9.4.1 地址空間 235
9.4.2 分段 236
9.4.3 分頁 238
9.5 ARM存儲器管理 239
9.5.1 存儲器繫統組織 239
9.5.2 虛擬存儲器地址轉換 239
9.5.3 存儲器管理格式 240
9.5.4 存取控制 242
9.6 關鍵詞、思考題和習題 242
第三部分 算術與邏輯
第10章 數字繫統 248
10.1 十進制繫統 248
……

本書介紹了計算機組成及體繫結構的核心知識，內容包括計算機繫統的概念、運算、CPU、指令集和彙編語言、並行處理等，是計算機及相關專業了解計算機組成的經典教材。