安腾体系结构 pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:清华大学出版社

作者:James S.Evans

出品人:

页数:440

译者:蒋敬旗

出版时间:2005-1-1

价格:49.8

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787302096085

丛书系列:世界著名计算机教材精选

图书标签:

安腾
Itanium
IA-64
处理器架构
计算机体系结构
高性能计算
并行计算
指令集架构
芯片设计
服务器
HP

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具体描述

本书全面介绍了新型64位安腾体系结构及其具有突破性的性能。通过使用标准命令行工具和大量实例，循序渐进地介绍了安腾汇编语言，并结合当代计算机体系结构的发展，详细阐述了安腾体系结构设计。本书涵盖的内容包括：

·显式并行指令计算（EPIC）的潜能

·安腾体系结构中的创新，例如寄存器栈引擎（RSE）和广泛使用的谓词等

·过程调用以及过程调用机制

·浮点操作

·I/O技术，包括从简单的调试到文件的使用等

·开主和源码、Intel和HP-UX编译程序的输出优化

本书每章都包括翔实的数字、论述以及编程练习，并且提供了大量的参考文献和丰富的网上资源。本书可作为计算机及相关专业学生学习计算机体系结构或汇编语言的教材，也是研究人员系统了解安腾体系结构的必备资源。

好的，这是一本名为《数字世界的基石：现代计算系统设计与实现》的图书简介，字数约为1500字。数字世界的基石：现代计算系统设计与实现导言：穿越硬件与软件的交汇点在当今这个由数据和连接构筑的数字时代，我们享受着前所未有的计算能力。然而，支撑这一切的，是一系列复杂而精妙的系统设计哲学与工程实践。从智能手机到超级计算机，从云计算中心到物联网边缘设备，其核心都围绕着如何高效、可靠、安全地组织和执行指令。《数字世界的基石：现代计算系统设计与实现》正是这样一本深入剖析这些核心原理的权威著作。本书并非仅仅停留在对特定芯片或操作系统的表面介绍，而是致力于揭示现代计算架构背后的基本原理、设计权衡（Trade-offs）以及演进趋势。它旨在为读者，无论是计算机科学专业的学生、软件工程师、系统架构师，还是对底层技术充满好奇的爱好者，提供一个全面而深入的视角，理解我们日常使用的数字设备是如何从晶体管的开关状态一步步构建成复杂应用生态的。第一部分：计算的底层逻辑——从物理到指令集本书的开篇部分，我们将聚焦于计算的物理基础及其如何抽象为可操作的指令集。第一章：晶体管的艺术与逻辑门的构建我们从最基本的物理单元——晶体管——开始。本章详细阐述了半导体物理学如何被工程化，以实现可靠的开关功能。随后，我们深入探讨如何利用这些开关构建出基本的布尔逻辑门（AND, OR, NOT, XOR），并进一步通过这些门构建出更复杂的组合逻辑电路，如加法器、多路选择器和译码器。这部分内容强调了功耗、延迟和面积（PPA）这三大核心设计指标在微观层面的相互制约关系。第二章：时序逻辑与存储单元真正的计算需要记忆。本章转向时序逻辑电路，重点剖析了锁存器（Latches）和触发器（Flip-Flops）的结构与工作原理，它们是构建寄存器堆、缓存行和状态机的基础。此外，本书还详细介绍了静态随机存取存储器（SRAM）和动态随机存取存储器（DRAM）的单元结构、读写时序及其在系统内存层次结构中的定位与作用。读者将理解为什么存在不同速度和成本的内存技术，以及它们如何协同工作以优化系统性能。第三章：指令集架构（ISA）的哲学指令集架构是硬件与软件之间的契约。本章以经典的精简指令集（RISC）和复杂指令集（CISC）的对比为切入点，深入分析了指令集设计的核心考量，包括操作码的设计、寻址模式的丰富性、寄存器数量的分配，以及对高级语言特性的映射能力。我们将会详细研究如何设计一套高效、可扩展且易于流水线化的指令集，确保软件开发者能够有效地利用底层硬件资源。第二部分：微架构的精雕细琢——提升执行效率在明确了指令集后，本书的第二部分转向了微架构层面，探讨现代处理器如何通过巧妙的组织结构来加速指令的执行。第四章：流水线技术与数据冒险流水线化是提高处理器吞吐量的关键。本章详细描述了指令执行的经典五级流水线模型（取指、译码、执行、访存、写回），并系统性地分析了控制冒险（分支预测）和数据冒险（结构冒险、数据依赖）的产生机制。重点内容包括转发（Forwarding/Bypassing）机制的设计，以及如何通过硬件逻辑来解决或缓解这些冒险，从而保证流水线的效率。第五章：乱序执行与超标量架构为了突破单周期执行的限制，现代处理器引入了乱序执行（Out-of-Order Execution, OoOE）的能力。本章深入剖析了OoOE的核心组件，如重排序缓冲区（Reorder Buffer, ROB）、保留站（Reservation Station）和分支历史表（Branch History Table）。读者将学习到指令如何被解耦、调度、并行执行，并在完成后以正确的程序顺序提交结果，这极大地提高了指令级并行性（ILP）。第六章：内存层次结构的优化与一致性处理器速度的飞速增长使得访存延迟成为性能瓶颈的“阿喀琉斯之踵”。本章全面考察了多级缓存（L1, L2, L3）的设计，包括块大小、关联度（Associativity）的选择，以及替换策略（如LRU的近似实现）。更重要的是，本书探讨了多核系统中缓存一致性协议（Cache Coherence Protocols），如MESI及其变体，确保了共享内存模型下的数据正确性。第三部分：系统集成与并行计算范式高性能计算离不开对整个系统的宏观视角和对并行性的有效利用。本书的最后一部分将视角提升至多处理器系统和专业加速器。第七章：多处理器系统与互连网络当一个系统拥有多个处理器核心时，如何高效地让它们互相通信是至关重要的。本章详细介绍了不同类型的多处理器组织结构（UMA/NUMA），并深入分析了片上网络（Network-on-Chip, NoC）的设计原则，包括拓扑结构（Mesh, Torus）、路由算法和拥塞控制机制。这部分内容为理解现代服务器架构和大规模并行处理奠定了基础。第八章：虚拟化与系统安全隔离在云计算和虚拟化日益普及的今天，硬件对软件的隔离能力成为核心需求。本章阐述了硬件辅助虚拟化（如Intel VT-x/AMD-V）的工作原理，包括内存管理单元（MMU）的扩展以支持影子页表（Shadow Page Tables）的优化。此外，本书还涵盖了现代安全扩展（如TrustZone或SGX）的设计理念，关注如何在硬件层面建立可信执行环境（TEE）。第九章：特定领域加速器与异构计算通用CPU已无法满足所有计算需求。本章探讨了现代计算生态中的异构计算趋势。我们将分析图形处理器（GPU）的SIMT（Single Instruction, Multiple Thread）架构、专用集成电路（ASIC）在特定算法（如AI推理）中的优势，以及它们与CPU之间的数据传输和编程模型（如OpenCL/CUDA的底层机制）。本书强调了如何根据工作负载特性选择或设计最合适的计算单元。结语：面向未来的设计挑战《数字世界的基石》不仅回顾了过去数十年的辉煌成就，更展望了未来的挑战：摩尔定律的放缓、能效的极限、量子计算的潜在冲击，以及新兴的存算一体（Processing-in-Memory, PIM）技术。本书的最终目标是培养读者具备从底层硬件约束出发，优化上层软件性能的系统级思维。本书内容严谨、逻辑清晰，图表丰富，是构建坚实计算系统理论基础的必备参考书。掌握了这些基石，您将能够更有效地驾驭下一代数字技术浪潮。