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出版者:Prentice Hall

作者:James L. Antonakos

出品人:

页数:602

译者:

出版时间:1998-6-1

价格:USD 132.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780136681205

丛书系列:

图书标签:

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深入探索现代计算的基石：一部关于微处理器架构与编程的深度论著 本书聚焦于计算领域革命性的核心——微处理器技术，提供了一套全面、深入且极具实践指导意义的知识体系。 尽管我们暂且不提《The 68000 Microprocessor》这部具体的作品，但可以预见，任何一部旨在阐明微处理器工作原理的著作，都必须围绕其核心组件、指令集架构（ISA）、内存管理、并行处理以及软件/硬件接口展开。 这部未命名的著作，旨在为电子工程、计算机科学专业的学生、嵌入式系统开发者以及资深硬件工程师提供一张通往微处理器内部运作的详尽地图。它摒弃了肤浅的概述，转而深入挖掘那些决定系统性能、功耗和可靠性的底层机制。 --- 第一部分：基础架构与指令集原理 本书的开篇，奠定了理解任何复杂处理器的坚实理论基础。它详细阐述了冯·诺依曼和哈佛架构的优劣及其在现代设计中的融合。 1. 处理器核心的解剖： 我们首先对中央处理单元（CPU）的内部结构进行精细的剖析。这包括算术逻辑单元（ALU）的设计哲学，从基础的布尔代数运算到复杂的浮点运算单元（FPU）的流水线化实现。寄存器组织被视为处理器“工作台”，我们将探讨通用寄存器、专用状态寄存器（如程序计数器、堆栈指针、标志寄存器）在不同寻址模式下的动态作用。 2. 指令集架构（ISA）的艺术： 指令集是处理器与软件之间的契约。本书将区分和详细分析精简指令集（RISC）与复杂指令集（CISC）的演变历程。对于一个具体的微处理器家族，我们将深入研究其操作码（Opcode）的编码方式、指令的格式，以及指令的执行周期。特别关注寻址模式（立即寻址、直接寻址、间接寻址、基址寄存器寻址等）如何影响代码密度和执行效率。通过大量的汇编语言示例，读者将学会如何“阅读”机器语言，理解编译器最终生成的低级代码的每一个比特所承载的意义。 3. 流水线与时序控制： 现代高性能处理器的基石在于指令流水线技术。本书将详细解释指令获取、译码、执行、内存访问和写回（Write-back）这五个阶段如何并行操作。我们将讨论数据冒险、控制冒险（分支预测）等流水线冲突的类型，以及硬件如何通过转发（Forwarding）和停顿（Stall）机制来解决这些问题，从而最大化指令吞吐量（IPC）。 --- 第二部分：内存管理与层次结构 处理器性能的瓶颈往往不在于计算速度，而在于数据获取的速度。因此，对内存系统的深入理解至关重要。 1. 内存层次结构与局部性原理： 本书系统性地探讨了从高速缓存（Cache）到主内存（RAM）再到二级存储的完整层次结构。重点分析缓存的工作原理：块大小（Block Size）、关联度（Associativity，如直接映射、全关联、组相联）以及替换策略（如LRU、FIFO）如何影响命中率（Hit Rate）。读者将学习如何根据特定的应用负载来评估和优化缓存设计参数。 2. 虚拟内存与分页机制： 对于操作系统而言，虚拟内存是实现隔离和资源抽象的关键。本书深入探讨了页表（Page Table）的结构、多级页表的实现，以及转换后援缓冲器（TLB）在加速地址翻译过程中的作用。我们将详细分析缺页中断（Page Fault）的发生流程及其操作系统处理机制。 3. 总线与互连技术： 处理器与外部设备和内存之间的通信依赖于系统总线。本书将介绍同步与异步总线协议，重点分析仲裁机制（Arbitration）以及突发传输（Burst Transfer）如何提高数据带宽。对于多处理器系统，我们将简要探讨片上网络（NoC）的初步概念。 --- 第三部分：系统级集成与编程范式 微处理器不仅仅是一个计算核心，它是一个复杂的系统集成体。本书的后半部分转向更贴近实际应用的层面。 1. 中断与异常处理： 中断是处理器响应外部事件（如I/O完成、时钟滴答）或内部错误（如除零、非法指令）的主要途径。本书详细描绘了中断向量表（IVT）的建立、中断服务程序（ISR）的编写规范，以及上下文切换（Context Switching）的完整流程，确保程序执行的原子性和可恢复性。 2. I/O接口与外设交互： 讨论如何通过端口映射I/O或内存映射I/O的方式，使处理器能够控制和监控外部设备。我们将分析各种I/O模式，包括轮询（Polling）、中断驱动I/O以及直接内存访问（DMA），并解释DMA如何释放CPU资源以处理更复杂的计算任务。 3. 现代高级编程与汇编语言的桥梁： 本书最后一部分强调了高级语言（如C/C++）代码如何与底层汇编代码映射。通过分析常见的函数调用约定（Calling Conventions，例如参数传递、栈帧的建立与销毁），读者将掌握如何编写高效的内联汇编代码，并在性能敏感的代码段进行精准优化。对于特定架构（例如，如果该处理器支持的话），还将探讨并行编程模型，如SIMD（单指令多数据）扩展的应用。 --- 结论： 这部未具名的著作，意图超越对单一芯片规格的罗列，而是致力于构建一套关于现代计算逻辑和实现约束的统一认知框架。它要求读者不仅要“知道”处理器能做什么，更要深刻理解它“为什么”如此设计，以及如何围绕这些设计决策来构造健壮、高效的计算系统。它是一本面向实践的参考书，也是对数字逻辑与系统架构艺术的深度致敬。

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我对《The 68000 Microprocessor》这本书的兴趣，很大程度上源于我童年时期对那些闪耀着数字光芒的神秘机器的着迷。那时候，个人电脑刚刚崭露头角，我看着父亲在电脑前敲击键盘，屏幕上跳跃的文字和图形，总觉得那背后隐藏着某种神奇的力量。而我总是隐约听说，在那颗小小的中央处理器里，跳动着一个叫做68000的心脏。它不仅仅是一个芯片，更是那个时代许多令人惊叹的技术奇迹的基石，从早期的Macintosh到Amiga，再到无数的街机游戏，它都扮演着至关重要的角色。因此，当我在书店的科技区瞥见《The 68000 Microprocessor》这本书时，内心涌起一股强烈的冲动，仿佛找到了打开那段尘封记忆的钥匙。我希望这本书能够深入浅出地剖析这个微处理器是如何工作的，它的架构设计有哪些独到之处，以及它在当时是如何引领技术潮流的。我期待能从中了解到，那些工程师是如何将如此复杂的指令集和处理能力浓缩在一个小小的硅片上的，又是如何通过精妙的电路设计，让它能够承载起那些充满创意的软件和游戏。尤其想知道，它的内存管理单元、指令流水线等内部机制是如何运作的，是否能让我理解一些底层的计算机科学原理。我希望这本书不仅是技术手册，更是一段关于技术发展史的精彩叙述，能够让我重新体验那个充满探索和创造力的黄金年代。

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我选择阅读《The 68000 Microprocessor》，很大一部分原因在于我对“复古科技”的迷恋。在如今这个充斥着层出不穷的新技术和产品的时代，我反而对那些曾经引领时代潮流，却又渐渐淡出人们视野的经典技术产生了浓厚的兴趣。68000系列处理器，对我来说，就像是那个时代的“巨星”，它驱动了许多我童年时期的梦想机器。我希望这本书能够深入剖析68000的内部构造，揭示它在设计上的独到之处，例如它的指令集架构，它的寄存器组织，以及它如何处理内存访问和中断。我特别希望能够理解，它为何能够在当时的计算领域取得如此巨大的成功，并对后来的处理器设计产生了如此大的影响。这本书是否能够详细介绍68000的寻址模式，以及它在高效数据处理方面的优势？我对它在图形和声音处理方面的能力也很感兴趣，希望书中能有相关的技术细节，让我了解到它是如何为那个时代的娱乐和创意产业提供动力的。总而言之，我希望这本书能成为一个连接过去与现在的桥梁，让我能够更全面地认识和理解68000的价值，以及它在计算机发展史上的重要地位。

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我选择阅读《The 68000 Microprocessor》这本书，很大程度上是出于一种对“技术根源”的探究欲望。在当今这个信息爆炸的时代，我们享受着前所未有的技术便利，但很少有人会去追溯这些技术的源头。68000系列处理器，正是计算机发展史上的一个重要里程碑。我希望这本书能够成为一本详实的“考古报告”，为我揭示这个曾经辉煌的处理器是如何被设计出来，它的技术优势在哪里，以及它在计算机产业的发展中扮演了怎样的角色。我期望书中能够详细介绍68000的指令集，例如它的数据和地址寄存器，以及它提供的多种寻址模式，这些都直接影响着程序的效率和灵活性。我对于它在处理多任务和中断方面的设计也颇为关注，因为这些特性是构建复杂操作系统的基础。如果书中还能提及68000在当时所面临的技术挑战，以及工程师们是如何克服这些挑战的，那将更加引人入胜。总而言之，我希望通过这本书，能够更深入地理解68000系列处理器是如何在技术上取得突破，并对后来的处理器设计产生了深远的影响，从而为我理解现代计算机技术的发展脉络提供一个重要的视角。

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我选择阅读《The 68000 Microprocessor》，很大程度上是出于一种对“经典”的敬畏和探索的渴望。在当今这个被ARM和x86架构主导的时代，68000系列微处理器似乎已经淡出了主流的视野，但它的历史地位和影响力却是毋庸置疑的。我始终认为，理解一个技术领域的过去，对于洞察其未来有着不可替代的作用。68000系列在计算机发展史上扮演了重要的角色，它不仅仅是一款处理器，更是那个时代技术革新的标志。因此，我希望这本书能够提供一个全面而深入的视角，不仅仅是罗列其技术参数和指令集，更能深入挖掘其设计哲学，以及它在实际应用中遇到的挑战和解决方案。我特别关注这本书能否清晰地解释68000的寻址模式，因为它对理解如何高效地访问内存至关重要，也希望它能详细介绍其多任务和异常处理机制，这些都是构建复杂操作系统的基础。另外，我对68000系列在图形处理和声音合成方面的贡献也颇感兴趣，希望书中能有相关的案例分析，展示它是如何为当时的娱乐和创意产业注入活力的。总而言之，我希望这本书能让我不仅“知道”68000，更能“理解”它，并从中汲取对当下及未来计算架构设计的启示。

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我对《The 68000 Microprocessor》这本书的期待，源于我对“工程美学”的欣赏。我始终觉得，优秀的计算机硬件设计，不仅仅是功能的实现，更是一种精妙的艺术。68000系列处理器，在它诞生的那个年代，无疑是工程智慧的结晶。我希望这本书能够深入浅出地剖析68000的内部架构，让我能够理解它的寄存器组织、指令集设计以及存储器管理单元是如何协同工作的。我尤其希望它能详细解释68000为何采用了如此强大的指令集，以及它在当时是如何实现高性能的。这本书是否能深入探讨68000在流水线技术、中断处理和特权级保护方面的创新，这些都是现代处理器设计的基础。我也想知道，在设计68000时，工程师们是如何在性能、功耗和成本之间取得平衡的。如果书中能够穿插一些关于68000在早期个人电脑、游戏机和工作站中的实际应用案例，那将是非常有价值的，能够让我更直观地感受到它的强大魅力。总而言之，我希望这本书能让我领略到68000处理器设计的精妙之处，并从中学习到一些关于计算机体系结构设计的宝贵经验。

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坦白说，我购买《The 68000 Microprocessor》这本书，更多的是带着一种考古学家的心态。在如今这个快速迭代、日新月异的电子技术领域，很多曾经辉煌一时的技术，如今已经鲜为人知，甚至被遗忘。但正是这些“前浪”，奠定了我们今天所享有的科技便利。68000系列处理器，对于我这个经历过计算机早期发展阶段的人来说，是一个绕不开的符号。它曾是我心中高性能的代名词，是许多我爱不释手的游戏和早期图形工作站的心脏。我期望这本书能够成为一本详实的“档案”，为我揭示这个芯片的完整生命周期：它的诞生背景，研发过程中的那些故事，以及它如何一步步演进，直至被新的技术所取代。我希望书中能够有关于其指令集设计的详尽解读，特别是那些在当时看来非常先进的设计理念，比如它为何采用了如此丰富的寄存器和灵活的寻址方式。我也想了解，它在当时的竞争对手面前，有哪些优势和劣势，这些又如何影响了其市场走向。更重要的是，我希望这本书能让我重温那个充满激情和创新的时代，理解68000是如何在技术革新的浪潮中，留下了属于自己的深刻印记，并为后来的处理器设计提供了宝贵的经验和教训。

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我对《The 68000 Microprocessor》这本书的兴趣，源于我对计算机“灵魂”的好奇。我一直认为，CPU就像是计算机的“大脑”，而68000系列处理器，在它所处的时代，绝对是那个大脑中最具智慧和创造力的代表之一。我希望这本书能够为我揭示这个“大脑”是如何思考和运作的，它内部的电路是如何设计的，以及它能够执行的指令是如何被解码和执行的。我尤其想了解，68000的寄存器模型和它的指令集架构，是如何被设计成既强大又灵活的。这本书是否能够详细阐述它在处理数据、执行算术逻辑运算以及控制程序流程方面的具体机制？我还对它在中断处理和内存管理方面的设计很感兴趣，因为这些都是保证计算机系统稳定运行的关键。此外，如果书中能够提供一些关于68000在早期高性能计算和图形工作站中应用的案例，那将非常有价值，能够让我更直观地理解它的强大之处。总而言之，我希望这本书能够让我不仅“看到”68000，更能“理解”它，并从中学习到关于处理器设计的一些基本原理和智慧。

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我购买《The 68000 Microprocessor》这本书，是出于一种对“技术回溯”的强烈愿望。在如今这个日新月异的科技时代，我们很容易被最新的产品和技术所吸引，但有时，回顾那些曾经定义了一个时代的经典，更能帮助我们理解技术发展的本质。68000系列处理器，就是这样一个具有划时代意义的产品。我希望这本书能够提供一个全面而深入的视角，不仅仅是罗列技术参数，更能让我理解68000的设计理念和技术创新。我特别关注书中对68000的指令集架构的解读，例如它为什么采用了如此丰富的寄存器，以及它的寻址模式是如何设计的。我也希望它能详细介绍68000在中断处理和内存管理方面的机制，因为这些都是构建健壮计算机系统的关键。如果书中还能包含一些68000在早期 Macintosh、Amiga 等经典计算机中的应用案例，那将极大地增强我的阅读体验，让我能够更好地理解它在当时的颠覆性意义。总之，我希望这本书能让我不仅“认识”68000，更能“理解”它，并从中获得对计算机底层原理和技术演进的更深刻认识。

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我对《The 68000 Microprocessor》的期待，源于我对计算机底层原理的持续好奇心。在学习和使用计算机的过程中，我越来越觉得，只有深入了解其最核心的组成部分，才能更透彻地理解其工作机制和潜在性能。68000系列处理器，虽然不如现在的CPU那样先进，但在其所处的时代，无疑是集大成者，是那个时代技术高峰的代表。我希望这本书能够提供一个清晰的框架，让我能够系统地理解68000的内部结构，包括其指令解码、执行单元、存储器接口等关键部分。我尤其希望它能对68000的流水线技术、中断处理机制以及特权级保护等概念进行详细的阐述，因为这些都是构建现代操作系统和安全系统的基础。我也很想知道，在设计68000时，工程师们是如何平衡性能、功耗和成本的，以及在指令集设计方面，又有哪些值得借鉴的取舍。这本书对我来说，不仅仅是关于一个具体的芯片，更是关于计算机体系结构设计思想的一次深入探索。我希望通过阅读，能够提升我自己在理解和分析复杂计算机系统方面的能力。

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我对《The 68000 Microprocessor》这本书的兴趣，很大程度上源于我对“创新”这个词的理解和对技术发展史的好奇。68000系列处理器，在它诞生的那个年代，绝对是颠覆性的存在。它不仅仅是参数上的提升，更是设计理念上的革新，对后来的计算机架构产生了深远的影响。我希望这本书能够不仅仅是一份枯燥的技术手册，更能带领我走进68000的设计者的思维世界。我想了解，当初是什么样的需求和洞察，促使他们设计出如此强大和灵活的处理器。这本书是否能够详细介绍68000的通用寄存器、地址寄存器以及堆栈指针等关键组成部分，并解释它们在程序执行中的作用？我对于其多级中断和异常处理机制也很感兴趣，因为它直接关系到系统的稳定性和响应速度。另外，如果书中能够包含一些68000在实际应用中的经典案例，比如它如何驱动早期的图形界面，或者在嵌入式系统中的应用，那将是非常有价值的。我期待通过这本书，能够更加深刻地理解一次伟大的技术创新是如何发生的，以及它如何在技术发展的长河中留下自己的印记，并为后来的技术发展提供宝贵的经验。

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