基本信息

書名:計算機組成原理

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作者:[英]艾倫·克萊門茨(Alan Clements)

出版社：機械工業出版社

出版日期：2017-03-01

ISBN：9787111558071

字數：1117000

頁碼：343

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

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內容提要

本書共三部分。第 一 部分介紹了計算機體繫結構的基本內容；第二部分介紹指令集體繫結構，這是本書的核心，包括指令集的概念、計算機體繫結構的一些重要問題，ARM繫列微處理器，處理器適應視頻編輯和現代多媒體應用的方法；第三部分介紹計算機是如何工作的，以及它在內部是如何組織的。

目錄

目錄
Computer Organization and Architecture: Themes and Variations
出版者的話
譯者序
前言
本書導讀
作者簡介
部分起始篇
章計算機繫統體繫結構 4
1.1什麼是計算機繫統體繫結構 7
1.2體繫結構和組成 11
1.2.1計算機繫統和技術 14
1.2.2計算機體繫結構在計算機科學中的地位 14
1.3計算機的發展 16
1.3.1機械計算機 17
1.3.2機電式計算機 19
1.3.3早期的電子計算機 19
1.3.4微機和PC革命 20
1.3.5摩爾定律和進步的歷程 21
1.3.6存儲技術發展 22
1.3.7普適計算 23
1.3.8多媒體計算機 23
1.4存儲程序計算機 24
1.4.1問題描述 24
1.4.2解決方法 24
1.4.3構造一個算法 26
1.4.4計算機需要通過什麼來解決問題 27
1.4.5存儲器 29
1.5存儲程序的概念 31
1.6計算機繫統概覽 35
1.6.1存儲層次 35
1.6.2總線 37
1.7現代計算 39
本章小結 39
習題 40
第2章計算機算術 42
2.1數據是什麼 43
2.1.1位與字節 43
2.1.2位模式 44
2.2數字 48
2.2.1位置記數法 48
2.3二進制運算 49
2.4有符號整數 52
2.4.1符號及值表示法 52
2.4.2二進制補碼運算 53
2.5乘除法簡介 55
2.5.1移位運算 55
2.5.2無符號二進制乘法 56
2.5.3快速乘法 57
2.5.4除法 59
2.6浮點數 63
2.6.1IEEE浮點數 64
2.7浮點運算 68
2.8浮點運算和程序員 70
2.8.1浮點運算中的誤差傳播 71
2.8.2生成數學函數 72
本章小結 74
習題 74
第二部分指令集體繫結構
第3章體繫結構與組成 79
3.1存儲程序計算機 79
3.1.1擴展處理器：常量處理 84
3.1.2擴展處理器：流控制 85
3.2ISA的組成 93
3.2.1寄存器 94
3.2.2尋址方式概述 96
3.2.3指令格式 98
3.2.4操作碼與指令 99
3.3ARM指令集體繫結構 101
3.3.1ARM寄存器集 103
3.3.2ARM指令集 103
3.4ARM彙編語言 104
3.4.1ARM程序結構 105
3.4.2彙編器的實際考慮因素 107
3.4.3偽指令 110
3.5ARM數據處理指令 112
3.5.1算術指令 113
3.5.2位操作 116
3.5.3移位操作 117
3.5.4指令編碼——洞察ARM體繫結構 121
3.6ARM的流控制指令 121
3.6.1無條件分支 122
3.6.2條件分支 122
3.6.3測試與比較指令 123
3.6.4分支與循環結構 124
3.6.5條件執行 124
3.7ARM尋址方式 126
3.7.1立即數尋址 127
3.7.2寄存器間接尋址 129
3.7.3帶偏移量的寄存器間接尋址 131
3.7.4ARM的自動前索引尋址方式 134
3.7.5ARM的自動後索引尋址方式 136
3.7.6程序計數器相對尋址 136
3.7.7ARM的load與store指令編碼 136
3.8子程序調用與返回 138
3.8.1ARM對子程序的支持 139
3.8.2條件子程序調用 141
3.9ARM代碼實例 141
3.9.1計算值 141
3.9.2字節操作與拼接 141
3.9.3字節逆轉 142
3.9.4乘以2n-1或2n 1 142
3.9.5多條件的使用 143
3.9.6隻用一條指令 143
3.9.7實現多段程序 143
3.9.8簡單位級邏輯操作 144
3.9.9十六進制字符轉換 144
3.9.10輸出十六進制字符 144
3.9.11打印橫幅 145
3.10子程序與棧 145
3.10.1子程序調用與返回 147
3.10.2子程序嵌套 148
3.10.3葉子程序 150
3.11數據的大小與排列 150
3.11.1數據組織與端格式 150
3.11.2數據組織和ARM 152
3.11.3塊移動指令 156
3.12整合——將所有內容放在一起 160
本章小結 163
習題 163
第4章指令集體繫結構——廣度和深度 168
4.1數據存儲和棧 170
4.1.1存儲和棧 172
4.1.2通過棧傳遞參數 179
4.2特權模式和異常 187
4.3MIPS：另一種RISC 190
4.3.1MIPS數據處理指令 193
4.4數據處理與數據傳送 195
4.4.1不可見的交換指令 198
4.4.2雙精度移位 199
4.4.3壓縮和解壓縮指令 200
4.4.4邊界測試 201
4.4.5位字段數據 202
4.4.6循環 206
4.5存儲器間接尋址 207
4.6壓縮代碼、RISC、Thumb和MIPS16 213
4.6.1Thumb指令集體繫結構 214
4.6.2MIPS16 219
4.7變長指令 220
本章小結 224
習題 224
第5章計算機體繫結構與多媒體 229
5.1高性能計算應用 230
5.1.1圖像處理 233
5.2多媒體的影響——重新使用CISC 243
5.3SIMD處理簡介 246
5.3.1SIMD技術的應用 254
5.4流擴展和SIMD技術的發展 259
5.4.1浮點軟件擴展 261
5.4.2Intel的第三層多媒體擴展 263
5.4.3Intel SSE3和SSE4指令 264
5.4.4ARM繫列處理器的多媒體
指令 265
本章小結 267
習題 267
第三部分組成和效能
第6章處理器控制 272
6.1通用數字處理器 274
6.1.1微程序 277
6.1.2生成微操作 282
6.2RISC的組成 286
6.2.1寄存器–寄存器數據通路 289
6.2.2單周期直通計算機的控制 292
6.3

作者介紹

作 者 簡 介Computer Organization and Architecture: Themes and VariationsAlan Clements出生於英格蘭蘭開夏郡，在蘇克賽斯大學（University of Sussex）學習電子學。1976年，當微處理器剛出現的時候，他在拉夫堡大學（Louorough University）研究數字數據傳輸均衡器並獲得博士學位。通過用微處理器解決均衡問題，他對計算機設計產生了興趣並加入提賽德大學（University of Teesside）計算機科學繫。
20世紀70年代，有關微處理器設計實踐的文獻非常少，他出版了這一領域的本書。該書反響非常好，他又撰寫了兩本重要教材。《計算機硬件原理》（The Principles of Computer）是一本本科生教材，全面地介紹了計算機硬件，其內容涵蓋了從布爾代數到測量轉速的外設等各個方面。為鼓勵學生對計算機體繫結構感興趣，該書采用一種對學生友好的風格撰寫。
20世紀80年代，Alan撰寫了有關微處理器繫統設計的教材，介紹了設計一款微處理器的階段，並提供大量實際電路，彌合了學術與實踐之間的巨大鴻溝。由於Alan在微處理器設計方面的貢獻，1993年摩托羅拉授予Alan提賽德大學終身教授。
多年以來，Alan對計算機體繫結構教學中的問題越來越感興趣，越來越多地參與到計算機科學的教育活動中。2001年，他擔任了計算機學會國際學生競賽主席（CSIDC），並於同年獲得英國國家教學獎，這是英國高等教育的高獎項。Alan積極參加工程教育的前沿會議，並擔任兩本刊物的計算機科學教育專刊的客座編輯。
Alan在IEEE計算機學會（CS）擔任了多個職務，包括CS出版社主編，CS第二副主席，教育活動委員會主席等。他還擔任了伊拉克利翁和科羅拉多州立大學的客座教授。
Alan積極參加學科課程體繫設計，撰寫了關於未來計算機體繫結構教育的論文，參加了CS/ACM 2001計算課程體繫項目。他為歐盟、英國、日立公司和希捷公司等提供咨詢工作。
2007年Alan獲得IEEE計算機學會泰勒布斯（Taylor Booth）教育獎。
除了教學和寫作之外，Alan還對攝影感興趣，他的作品曾數次公開展出。他還是一個私人飛行員，將他對飛行和攝影的愛好結合在一起。在.pbase./clements上可以找到他的攝影作品。
2010年Alan Clements從全職教學崗位退休，專心於寫作和拍攝。

序言