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  • 計算機繫統:嵌入式方法
    該商品所屬分類:計算機/網絡 -> 操作繫統/繫統開發
    【市場價】
    1534-2224
    【優惠價】
    959-1390
    【作者】 英伊恩·麥克洛克林Ian 
    【所屬類別】 圖書  計算機/網絡  操作繫統/繫統開發  其他 
    【出版社】機械工業出版社 
    【ISBN】9787111657224
    【折扣說明】一次購物滿999元台幣免運費+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:9787111657224
    作者:[英]伊恩·麥克洛克林Ian

    出版社:機械工業出版社
    出版時間:2020年06月 

        
        
    "

    內容簡介
    這是一本從嵌入式角度探索計算硬件和軟件原理的綜合教科書。本書將逐步揭示如何在現實世界中運用這些計算原理構建計算機繫統,從小型嵌入式設備到倉庫大小的計算機集群,以及這些概念是如何通過互聯網在全球範圍內相互連接的。《計算機繫統:嵌入式方法》首先會完整地講述主要的硬件組件——包括處理器、內存、存儲設備與性能加速器;接著又充分探討操作繫統、連接以及網絡。通過此書,您將了解計算機硬件和軟件是如何協同工作來支持無處不在的計算、物聯網、移動計算技術以及*小到*大的應用和程序。
    作者簡介
    伊恩·文斯·麥克洛克林(Ian Vince McLoughlin)是英國肯特大學計算機學院院長、計算機教授。 在職業生涯的30多年中,他在三大洲一直從事工業、政府和學術領域工作並專注研究與創新。 他也是一名計算機工程師,曾經參與設計過對流層和太空中的計算繫統,以及海底通信網絡;在民用領域,他曾將嵌入式設備設計應用到喉嚨手術上幫助病人說話。 麥克洛克林教授同時是IET會員、IEEE高級會員、英國注冊工程師和全歐工程師。
    目錄
    出版者的話
    譯者序
    前言
    致謝
    關於作譯者
    第1章引言1
    1.1計算機的進化1
    1.2進化過程1
    1.3計算機發展階段劃分4
    1.3.1代計算機4
    1.3.2第二代計算機5
    1.3.3第三代計算機5
    1.3.4第四代計算機6
    1.3.5第五代計算機7出版者的話
    譯者序
    前言
    致謝
    關於作譯者
    第1章引言1
    1.1計算機的進化1
    1.2進化過程1
    1.3計算機發展階段劃分4
    1.3.1代計算機4
    1.3.2第二代計算機5
    1.3.3第三代計算機5
    1.3.4第四代計算機6
    1.3.5第五代計算機7
    1.4雲、普適、網格和超並行計算機7
    1.5未來8
    1.6小結10
    第2章基礎知識11
    2.1計算機組成11
    2.1.1Flynn分類法11
    2.1.2連接方式12
    2.1.3計算機結構層次視圖13
    2.2計算機基本原理13
    2.3數字格式16
    2.3.1無符號二進制16
    2.3.2原碼17
    2.3.3反碼17
    2.3.4補碼17
    2.3.5移碼18
    2.3.6BCD碼19
    2.3.7定點數表示法19
    2.3.8符號擴展20
    2.4算術運算20
    2.4.1加法20
    2.4.2並行進位傳遞加法器20
    2.4.3超前進位22
    2.4.4減法22
    2.5乘法24
    2.5.1加法迭代法24
    2.5.2部分積方法25
    2.5.3移位加方法27
    2.5.4Booth和Robertson方法27
    2.6除法29
    2.7定點數格式的運算30
    2.7.1定點數的運算31
    2.7.2定點數的乘除32
    2.8浮點數32
    2.8.1廣義浮點數33
    2.8.2IEEE754浮點標準33
    2.8.3IEEE754標準模式34
    2.8.4IEEE754數的範圍36
    2.9浮點數處理38
    2.9.1IEEE754數的加減運算39
    2.9.2IEEE754數的乘除運算41
    2.9.3IEEE754中間格式41
    2.9.4舍入42
    2.10小結42
    思考題43
    第3章CPU基礎45
    3.1什麼是計算機45
    3.2讓計算機為你服務45
    3.2.1程序存儲46
    3.2.2存儲架構46
    3.2.3程序傳輸47
    3.2.448
    3.2.5微指令52
    3.2.6RISC和CISC的對比53
    3.2.7處理器實例——ARM55
    3.2.8關於ARM的更多內容56
    3.3指令處理56
    3.3.1指令集57
    3.3.2取指和譯碼59
    3.3.3壓縮指令集63
    3.3.4尋址模式65
    3.3.5堆棧機和逆波蘭表示法67
    3.4數據處理68
    3.4.1數據的格式和表達68
    3.4.2數據流71
    3.4.3數據存儲72
    3.4.4內部數據72
    3.4.5數據處理73
    3.5自頂向下方法75
    3.5.1計算機的能力75
    3.5.2性能衡量和統計76
    3.5.3性能評估78
    3.6小結79
    思考題80
    第4章處理器內部組成82
    4.1內部總線結構82
    4.1.1程序員的角度82
    4.1.2分解互聯排列83
    4.1.3ADSP21x*線排列84
    4.1.4數據與程序同時訪存84
    4.1.5雙總線體繫結構86
    4.1.6單總線體繫結構87
    4.2算術88
    4.2.1ALU功能88
    4.2.2ALU設計89
    4.3內存91
    4.3.1對虛擬存儲的需求91
    4.3.2MMU操作91
    4.3.3退回算法93
    4.3.4內部存儲碎片和片段93
    4.3.5外部碎片94
    4.3.6改進的MMU95
    4.3.7內存保護96
    4.4cache97
    4.4.1直接相聯cache98
    4.4.2組相聯cache99
    4.4.3全相聯cache100
    4.4.4局部性原則100
    4.4.5cache替換算法102
    4.4.6cache性能104
    4.4.7cache一致性105
    4.5協處理器107
    4.6浮點107
    4.7SIMD流指令擴展和多媒體擴展109
    4.7.1MMX109
    4.7.2MMX實現110
    4.7.3MMX的使用111
    4.7.4SIMD流指令擴展111
    4.7.5使用SSE和MMX111
    4.8嵌入式繫統中的協處理112
    4.9小結112
    思考題113
    第5章提高CPU性能116
    5.1加速116
    5.2流水線117
    5.2.1多功能流水線118
    5.2.2動態流水線119
    5.2.3改變流水線模式119
    5.2.4數據相關冒險121
    5.2.5條件冒險122
    5.2.6條件分支123
    5.2.7編譯時流水線補償125
    5.2.8相對地址分支126
    5.2.9流水線的指令集補償127
    5.2.10運行時流水線補償128
    5.3復雜指令集和精簡指令集130
    5.4超標量體繫結構130
    5.4.1簡單超標量130
    5.4.2多發送超標量132
    5.4.3超標量的性能133
    5.5每周期的指令數133
    5.5.1不同體繫結構的IPC133
    5.5.2IPC度量134
    5.6硬件加速器135
    5.6.1零開銷循環135
    5.6.2地址處理硬件137
    5.6.3影子寄存器140
    5.7分支預測140
    5.7.1分支預測的必要性141
    5.7.2單T位預測器142
    5.7.3雙位預測器143
    5.7.4計數器和移位器預測器145
    5.7.5局部分支預測器145
    5.7.6全局分支預測器148
    5.7.7G選擇預測器149
    5.7.8G共享預測器150
    5.7.9混合預測器151
    5.7.10分支目標緩衝152
    5.7.11基本代碼段153
    5.7.12分支預測總結154
    5.8並行機器155
    5.8.1SISD向MIMD的演變157
    5.8.2為提高性能而采用並行159
    5.8.3其他並行
    前言
    智能手機、便攜式遊戲設備等都是廣義上的計算機,它們在人們的日常生活中正變得越來越重要。本書致力於從多個層面理解這些繫統,讓讀者明白是什麼使其成為計算機,並強調它們背後的內核——嵌入式繫統,以及嵌入式繫統真正令人著迷的技術。審視嵌入式繫統的內部,對於一個有技術頭腦的人來說,就像打開了一個充滿知識的聖誕禮物。
    書店(特別是大學城裡的書店)裡關於這個主題的教科書似乎隨處可見,比如計算機體繫結構、計算機繫統設計、網絡、操作繫統,甚至是嵌入式繫統。許多著名的技術作者也都嘗試過在這個領域寫作,但計算機是一個不斷發展的技術領域,很難用會很快過時的靜態教科書充分地描述。特別是在過去十年,嵌入式計算繫統的興起讓一些思維保守的作者感到驚訝:在20世紀五六十年代的一些教科書中,人們堅持將計算機視為房間大小的機器,20世紀八九十年代的教科書將計算機視為臺式和服務器計算機,隻有少數作者真正認為未來使用的絕大多數計算機都是嵌入在日常物品中的,認為計算機在未來是嵌入式的、互通的和無處不在的。在未來,臺式機甚至筆記本電腦將會像50年前的打孔機一樣不合時宜。
    本書中的討論盡可能直接面向嵌入式,並使用來自嵌入式世界的例子,這些例子適用於計算機體繫結構、操作繫統和連接這三個子領域。有些主題與嵌入式處理器有更緊密的聯繫,其他的可能是更傳統的主題。這裡將盡可能給出嵌入式領域的一些例子,以及可以描述章節主題與讀者的聯繫的相關資料。
    全書結構智能手機、便攜式遊戲設備等都是廣義上的計算機,它們在人們的日常生活中正變得越來越重要。本書致力於從多個層面理解這些繫統,讓讀者明白是什麼使其成為計算機,並強調它們背後的內核——嵌入式繫統,以及嵌入式繫統真正令人著迷的技術。審視嵌入式繫統的內部,對於一個有技術頭腦的人來說,就像打開了一個充滿知識的聖誕禮物。
    書店(特別是大學城裡的書店)裡關於這個主題的教科書似乎隨處可見,比如計算機體繫結構、計算機繫統設計、網絡、操作繫統,甚至是嵌入式繫統。許多著名的技術作者也都嘗試過在這個領域寫作,但計算機是一個不斷發展的技術領域,很難用會很快過時的靜態教科書充分地描述。特別是在過去十年,嵌入式計算繫統的興起讓一些思維保守的作者感到驚訝:在20世紀五六十年代的一些教科書中,人們堅持將計算機視為房間大小的機器,20世紀八九十年代的教科書將計算機視為臺式和服務器計算機,隻有少數作者真正認為未來使用的絕大多數計算機都是嵌入在日常物品中的,認為計算機在未來是嵌入式的、互通的和無處不在的。在未來,臺式機甚至筆記本電腦將會像50年前的打孔機一樣不合時宜。
    本書中的討論盡可能直接面向嵌入式,並使用來自嵌入式世界的例子,這些例子適用於計算機體繫結構、操作繫統和連接這三個子領域。有些主題與嵌入式處理器有更緊密的聯繫,其他的可能是更傳統的主題。這裡將盡可能給出嵌入式領域的一些例子,以及可以描述章節主題與讀者的聯繫的相關資料。
    全書結構
    本書由12章構成,除了第1、2章的介紹與第12章的總結部分之外,其他章節可以粗略分為三個部分,依次解決以下三個問題:
    現代計算機繫統(嵌入式或其他繫統)所用的內部硬件,其工作原理以及協同方法。
    在使用計算機編程實現功能時需要怎麼做?軟件如何被寫入、加載並執行?如何繫統化並呈現給用戶?現代計算機內部的繫統如何管理?
    計算機之間如何通過連接來交換信息並為用戶提供分布式服務?
    總的來說,在“引言”和“基礎知識”章節之後,第3~7章會討論硬件,相關的軟件編程和操作繫統知識將在第8章和第9章介紹,連接性和網絡繫統的內容在第10章和11章介紹。本書各部分之間緊密聯繫,但是讀者不必按順序學習本書——這三部分都包含對其他部分的介紹,非常通俗易懂。
    適用讀者
    本書適用於計算機、計算機科學、計算機工程、計算機繫統工程、電子與計算機工程、電子與電氣工程等專業的本科生。對於工作在其他技術領域的人來說,如果對學習計算機基礎有興趣,本書也是不錯的選擇。引言與基礎知識部分適合本科生前兩年學習,本書還有足夠的深度與拓展部分,適合學習計算機架構或計算機繫統設計的大四學生閱讀。
    對於從事嵌入式繫統相關工作的程序員與工程師來說,本書是十分有用的參考。本書對各個行業都十分適用的ARM處理器的重點介紹一定會受到業內人士的歡迎。
    本書設計
    本書的內容是自下而上編寫的,除了本書的硬件和計算機體繫結構章節的某些部分以我以前的作品《計算機體繫結構:嵌入式方法》(Computer Architecture:An Embedded Approach)為基礎以外,其他部分並沒有借鋻現有的任何教科書。我采用了一種新的方法,並在不受傳統結構約束的情況下規劃本書,避開了計算機進化過程中出現的“死胡同”以及一些不相關的問題。這讓讀者的思路更加清晰,可以將注意力集中在嵌入式繫統上(本書沒有完全略去大型機器,因為它們包含了多年來已普及的更重要且更好的技術演變的優秀例子)。
    在創作本書的過程中,我的目的是通過編寫簡單易懂的文字來培養讀者的興趣,並努力保持本書與影響日常生活的流行前沿技術的相關性。然而,在任何研究領域都存在一些棘手的概念,遇到這些概念時,我會寫出明確的解釋性文字,同時在許多地方提供了充分而直觀的說明來幫助讀者理解。此外,本書還提供了許多解釋框,這些解釋框包含了額外的示例、有趣的信息和其他解釋之類的材料,目的是擴充正文內容並幫助讀者吸收知識。
    本書使用SI(國際單位制),包括新的計算機存儲度量單位kibibyte和mebibyte(附錄A中對此進行了解釋)。本書的主要章節附有思考題。
    本書的編寫
    書中的示例代碼和大多數嵌入式繫統描述源自作者的硬件和軟件設計經驗。非常感謝GNU項目中出色的GCC ARM編譯器,以及Busybox(嵌入式繫統編碼的“瑞士軍刀”)和ARM / Linux項目。
    本書中的一些圖像由Wikimedia Commons等在線資源提供,均在圖題中有所標注。這些圖像均有知識共享(CC)歸屬(BY)許可或共享(SA)許可。特別要感謝Wikimedia Commons提供了優秀資源以及Creative Commons提供了保護許可證。
    開始之前
    我們應該銘記數十年來辛勤工作的計算機工程師們,他們為現代社會的移動電話、智能機、計算機和嵌入式技術的蓬勃發展注入了重要的力量。 我們贊揚過去那些偉大的貢獻,並希望讀者能夠暢遊在嵌入式計算機繫統知識的海洋裡,努力建設更美好的科技未來。

    Ian Vince McLoughlin

    關於本書教輔資源,隻有使用本書作為教材的教師纔可以申請,需要的教師可向麥格勞-希爾教育出版公司北京代表處申請,電話010-57997618/760


     
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