具体描述
本书从软件开发者角度出发，详细介绍了现代计算机体系结构，重点讲解如何处理存储器问题以及如何写出能直接与底层硬件交互并充分利用底层硬件的高效汇编代码。
本书主要讲述硬件基础和数字化设计，涵盖现代计算机操作系统下硬件开发的各种元素，从汇编语言讨论软件设计，从宏观角度探讨计算机体系结构，并着重探讨了CIsc和RIsc两种微处理器体系结构。
本书适合作为高等院校相关专业课程教材，也可供软件开发人员参考。
作者简介
Arnold S. Berger 是华盛顿-波泰尔（Washington-Bothell）大学计算和软件系统系的高级讲师，拥有康奈尔大学的学士和博士学位。Berger博士曾担任Applied Microsystems公司研发部门的主管、Advanced Micro Devices公司嵌入式工具的营销经理和惠普公司的研发项目经理。Berger博士已发表了40多篇关于嵌入式系统的论文，持有三项专利，并且是畅销书《Embedded Systems Design: An Introduction to Processes, Tools and Techniques》的作者。
目录信息
专家指导委员会
译者序
前言
致谢
第1章 硬件体系结构简介 1
1.1 引言 1
1.2 计算技术简史 1
1.3 数制 9
1.4 将十进制数转换为各种基数的数 20
1.5 工程符号 21
总结 22
参考文献 22
习题 22
第2章 数字逻辑简介 24
2.1 引言 24
2.2 电子门描述 32
2.3 真值表 36
总结 38
参考文献 38
习题 38
第3章 异步逻辑简介 40
3.1 引言 40
3.2 布尔代数定律 41
3.3 卡诺图 45
3.4 时钟和脉冲 50
总结 55
参考文献 55
习题 55
第4章 同步逻辑简介 58
4.1 引言 58
4.2 触发器 59
4.3 存储寄存器 68
总结 74
参考文献 75
习题 75
第5章 状态机简介 79
5.1 引言 79
5.2 现代硬件设计方法 96
总结 98
参考文献 98
习题 99
第6章 总线组织和存储器设计 103
6.1 总线组织 103
6.2 地址空间 115
6.3 直接存储器访问 128
总结 129
参考文献 130
习题 130
第7章 存储器组织和汇编语言编程 134
7.1 引言 134
7.2 标号 143
7.3 有效地址 147
7.4 伪操作代码 154
7.5 数据存储伪指令 155
7.6 汇编语言程序的分析 156
总结 158
参考文献 158
习题 158
第8章 汇编语言程序设计 162
8.1 引言 162
8.2 汇编语言和C++ 175
8.3 堆栈和子程序 180
总结 186
参考文献 186
习题 186
第9章 高级汇编语言编程 192
9.1 引言 192
9.2 高级寻址模式 192
9.3 68000指令 194
9.4 移动指令 195
9.5 逻辑指令 195
9.6 其他逻辑指令 196
9.7 68000指令总结 199
9.8 用TRAP＃15指令模拟I/O 201
9.9 编译器和汇编器 203
总结 216
参考文献 216
习题 216
第10章 Intel x86体系结构 220
10.1 引言 220
10.2 8086 CPU的体系结构 221
10.3 数据寄存器、变址寄存器和指针寄存器 223
10.4 标志寄存器 226
10.5 段寄存器 226
10.6 指令指针（IP） 226
10.7 存储器寻址模式 228
10.8 x86指令格式 231
10.9 8086指令集总结 233
10.10 数据传送指令 234
10.11 算术指令 235
10.12 逻辑指令 235
10.13 字符串操作 236
10.14 控制转移 237
10.15 8086体系结构的汇编语言程序设计 239
10.16 系统向量 241
10.17 系统启动 241
总结 241
参考文献 242
习题 242
第11章 ARM体系结构 244
11.1 引言 244
11.2 ARM体系结构简介 245
11.3 条件执行 249
11.4 桶式移位器 250
11.5 操作数大小 250
11.6 寻址模式 251
11.7 堆栈操作 253
11.8 ARM指令集 255
11.9 ARM系统向量 263
总结 264
参考文献 264
习题 265
第12章 与外部接口 266
12.1 引言 266
12.2 中断 267
12.3 异常 270
12.4 Motorola 68K的中断 270
12.5 模数(A/D)转换和数模(D/A)转换 274
12.6 A/D和D/A转换器的分辨率 286
总结 288
参考文献 288
习题 288
第13章 现代计算机体系结构简介 292
13.1 处理器体系结构，CISC、RISC及DSP 293
13.2 流水线简介 296
总结 305
参考文献 305
习题 306
第14章 存储器、高速缓存和虚拟存储器 308
14.1 高速缓存简介 308
14.2 虚拟存储器 321
14.3 页 323
14.4 转换旁路缓冲器（TLB） 324
14.5 保护 325
总结 326
参考文献 327
习题 327
第15章 计算机体系结构的性能问题 329
15.1 引言 329
15.2 硬件和性能 329
15.3 最佳习惯 342
总结 343
参考文献 344
习题 344
第16章 未来发展趋势与可重构硬件 346
16.1 引言 346
16.2 可重构硬件 346
16.3 分子计算 354
16.4 局部时钟 355
总结 358
参考文献 358
习题 358
附录 奇数号习题答案 360
索引 382
· · · · · · (收起)
读后感
评分
评分
评分
评分
用户评价
我最近尝试着自己动手搭建一个小型嵌入式系统原型，阅读这本书的经历简直是雪中送炭。我发现书中对于总线结构和互连技术的讨论，远超出了我预期中对“硬件组成”的简单介绍。它没有停留在PCIe或SATA这些大家熟悉的接口上，而是深入到了片上系统（SoC）内部的NoC（网络互连）设计哲学。作者用非常直观的图表解释了跨时钟域信号同步的处理方式，这对于我理解异步通信带来的挑战至关重要。此外，书中关于可靠性和容错性的章节也极为出色。它不仅提到了ECC（错误校验码）的基础知识，还进一步探讨了多核系统中如何通过硬件级别的冗余和检测机制来保证计算的准确性，这对于开发高可靠性应用的我来说，提供了坚实的理论基础。读完这一部分，我明白了为什么某些关键任务系统必须采用特定的硬件冗余方案，这绝不是多此一举，而是对物理世界不确定性的严肃回应。
评分我必须承认，这本书在某些部分对理论的探讨非常“硬核”，但正因如此，它才显得如此珍贵。我特别欣赏作者在描述底层存储介质的演变时所展现的严谨性。对于固态存储（NAND Flash）的工作原理，它不仅仅停留在“电荷存储”的描述上，而是细致地讲解了SLC、MLC、TLC乃至QLC的差异、磨损均衡算法以及垃圾回收机制的优化，甚至牵涉到了FTL（闪存转换层）的软件实现对硬件寿命的影响。这种将存储介质的物理特性、固件算法和系统性能紧密结合的论述，使得我们能理解为什么SSD的性能曲线不是简单的线性增长，以及为什么需要特定的TRIM命令来维护其性能。这已经超越了教科书的范畴，更像是一部深入到半导体制造工艺和固件工程交叉领域的深度报告。
评分这本书在讲解并行计算和异构计算硬件加速方面的洞察力，简直是走在了时代前沿。它没有沉溺于传统CPU的优化细节，而是花了大量篇幅介绍GPU的SIMT（单指令多线程）架构，并将其与CPU的SIMD（单指令多数据）进行了细致的对比。作者对CUDA/OpenCL这类编程模型如何映射到底层硬件的执行单元上，进行了令人信服的分析，让我对“并行化”这个词有了更具体的物理图像。更令人印象深刻的是，书中对FPGA和ASIC在特定领域（如机器学习推理）的适用性进行了深入的权衡分析，讨论了不同硬件加速器在能效比、开发复杂度和可重构性方面的优劣。这种跳出单一处理器范畴，以系统整体优化为目标去审视硬件设计的视角，极大地拓宽了我的技术视野，让我认识到未来的计算硬件将是一个高度异构融合的复杂生态系统。
评分这本书的深度和广度实在令人惊叹。我本以为它会聚焦于基础的电路和逻辑门，但作者显然是想把读者带入一个更宏大的视野。它花了大量篇幅讲解了现代处理器架构的演进，从冯·诺依曼模型到超标量、乱序执行的复杂设计，每一步的理论推导都清晰明了。尤其是在内存层级结构的部分，作者对缓存一致性协议（如MESI）的阐述，简直就像是为系统工程师量身定制的教科书，丝丝入扣地分析了不同缓存策略对性能的影响。我记得有一章专门讨论了I/O系统的瓶颈，并详细介绍了中断处理机制和DMA（直接内存访问）的原理，那种将底层硬件交互与上层操作系统调度联系起来的论述方式，让我在阅读时仿佛能亲眼看到数据如何在CPU、内存和外设之间穿梭。这本书没有满足于仅仅描述“是什么”，而是深入探究了“为什么会这样设计”，这种对底层原理的执着挖掘，让很多我过去似懂非懂的概念瞬间变得豁然开朗。它不仅仅是知识的堆砌，更像是一张通往计算机“心脏”的精细蓝图。
评分相比于市面上很多侧重于软件接口或应用层知识的读物，这本书提供了一种非常难得的“自下而上”的视角。它在讲解编译器的优化过程时，并没有将硬件视为一个固定不变的执行环境，而是反复强调了编译器如何利用特定的硬件特性（比如特定的寄存器分配策略或指令集扩展）来生成最优化的机器码。书中有一段关于指令流水线和分支预测单元的描述，非常精妙地解释了现代CPU是如何通过猜测未来指令的执行路径来掩盖内存延迟的，并且详细分析了当预测错误发生时流水线需要被清空的巨大性能代价。这种将软件编译优化与硬件微架构设计视为一体两面的讨论，极大地加深了我对程序性能调优的理解。它教会了我，要真正提升效率，必须同时理解指令的逻辑含义和它们在硅片上被执行的物理过程，这是一种非常整体化的工程思维训练。
评分作者平易近人，用口语化的写作手法娓娓道来，对于艰深的东西浅尝辄止，适合任何人通读，但不适合专精性的学习。
评分是在学过一遍计算机硬件之后才读的，不过仍是收获颇多，书中不是来句玩笑话，不失美国人的幽默诙谐，由于神来之笔，全然不觉枯燥，很多国产书中枯燥的内容讲的随意家常之际，令人大呼：计算机不过如此！
评分作者平易近人，用口语化的写作手法娓娓道来，对于艰深的东西浅尝辄止，适合任何人通读，但不适合专精性的学习。
评分很基础，很好理解，不过实例有些偏
评分译文不畅。附加光盘里的短篇讲座还是蛮有价值的。
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