具體描述
本書從軟件開發者角度齣發，詳細介紹瞭現代計算機體係結構，重點講解如何處理存儲器問題以及如何寫齣能直接與底層硬件交互並充分利用底層硬件的高效匯編代碼。
本書主要講述硬件基礎和數字化設計，涵蓋現代計算機操作係統下硬件開發的各種元素，從匯編語言討論軟件設計，從宏觀角度探討計算機體係結構，並著重探討瞭CIsc和RIsc兩種微處理器體係結構。
本書適閤作為高等院校相關專業課程教材，也可供軟件開發人員參考。
著者簡介
Arnold S. Berger 是華盛頓-波泰爾（Washington-Bothell）大學計算和軟件係統係的高級講師，擁有康奈爾大學的學士和博士學位。Berger博士曾擔任Applied Microsystems公司研發部門的主管、Advanced Micro Devices公司嵌入式工具的營銷經理和惠普公司的研發項目經理。Berger博士已發錶瞭40多篇關於嵌入式係統的論文，持有三項專利，並且是暢銷書《Embedded Systems Design: An Introduction to Processes, Tools and Techniques》的作者。
圖書目錄
專傢指導委員會
譯者序
前言
緻謝
第1章 硬件體係結構簡介 1
1.1 引言 1
1.2 計算技術簡史 1
1.3 數製 9
1.4 將十進製數轉換為各種基數的數 20
1.5 工程符號 21
總結 22
參考文獻 22
習題 22
第2章 數字邏輯簡介 24
2.1 引言 24
2.2 電子門描述 32
2.3 真值錶 36
總結 38
參考文獻 38
習題 38
第3章 異步邏輯簡介 40
3.1 引言 40
3.2 布爾代數定律 41
3.3 卡諾圖 45
3.4 時鍾和脈衝 50
總結 55
參考文獻 55
習題 55
第4章 同步邏輯簡介 58
4.1 引言 58
4.2 觸發器 59
4.3 存儲寄存器 68
總結 74
參考文獻 75
習題 75
第5章 狀態機簡介 79
5.1 引言 79
5.2 現代硬件設計方法 96
總結 98
參考文獻 98
習題 99
第6章 總綫組織和存儲器設計 103
6.1 總綫組織 103
6.2 地址空間 115
6.3 直接存儲器訪問 128
總結 129
參考文獻 130
習題 130
第7章 存儲器組織和匯編語言編程 134
7.1 引言 134
7.2 標號 143
7.3 有效地址 147
7.4 僞操作代碼 154
7.5 數據存儲僞指令 155
7.6 匯編語言程序的分析 156
總結 158
參考文獻 158
習題 158
第8章 匯編語言程序設計 162
8.1 引言 162
8.2 匯編語言和C++ 175
8.3 堆棧和子程序 180
總結 186
參考文獻 186
習題 186
第9章 高級匯編語言編程 192
9.1 引言 192
9.2 高級尋址模式 192
9.3 68000指令 194
9.4 移動指令 195
9.5 邏輯指令 195
9.6 其他邏輯指令 196
9.7 68000指令總結 199
9.8 用TRAP＃15指令模擬I/O 201
9.9 編譯器和匯編器 203
總結 216
參考文獻 216
習題 216
第10章 Intel x86體係結構 220
10.1 引言 220
10.2 8086 CPU的體係結構 221
10.3 數據寄存器、變址寄存器和指針寄存器 223
10.4 標誌寄存器 226
10.5 段寄存器 226
10.6 指令指針（IP） 226
10.7 存儲器尋址模式 228
10.8 x86指令格式 231
10.9 8086指令集總結 233
10.10 數據傳送指令 234
10.11 算術指令 235
10.12 邏輯指令 235
10.13 字符串操作 236
10.14 控製轉移 237
10.15 8086體係結構的匯編語言程序設計 239
10.16 係統嚮量 241
10.17 係統啓動 241
總結 241
參考文獻 242
習題 242
第11章 ARM體係結構 244
11.1 引言 244
11.2 ARM體係結構簡介 245
11.3 條件執行 249
11.4 桶式移位器 250
11.5 操作數大小 250
11.6 尋址模式 251
11.7 堆棧操作 253
11.8 ARM指令集 255
11.9 ARM係統嚮量 263
總結 264
參考文獻 264
習題 265
第12章 與外部接口 266
12.1 引言 266
12.2 中斷 267
12.3 異常 270
12.4 Motorola 68K的中斷 270
12.5 模數(A/D)轉換和數模(D/A)轉換 274
12.6 A/D和D/A轉換器的分辨率 286
總結 288
參考文獻 288
習題 288
第13章 現代計算機體係結構簡介 292
13.1 處理器體係結構，CISC、RISC及DSP 293
13.2 流水綫簡介 296
總結 305
參考文獻 305
習題 306
第14章 存儲器、高速緩存和虛擬存儲器 308
14.1 高速緩存簡介 308
14.2 虛擬存儲器 321
14.3 頁 323
14.4 轉換旁路緩衝器（TLB） 324
14.5 保護 325
總結 326
參考文獻 327
習題 327
第15章 計算機體係結構的性能問題 329
15.1 引言 329
15.2 硬件和性能 329
15.3 最佳習慣 342
總結 343
參考文獻 344
習題 344
第16章 未來發展趨勢與可重構硬件 346
16.1 引言 346
16.2 可重構硬件 346
16.3 分子計算 354
16.4 局部時鍾 355
總結 358
參考文獻 358
習題 358
附錄 奇數號習題答案 360
索引 382
· · · · · · (收起)
讀後感
評分
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評分
用戶評價
我必須承認，這本書在某些部分對理論的探討非常“硬核”，但正因如此，它纔顯得如此珍貴。我特彆欣賞作者在描述底層存儲介質的演變時所展現的嚴謹性。對於固態存儲（NAND Flash）的工作原理，它不僅僅停留在“電荷存儲”的描述上，而是細緻地講解瞭SLC、MLC、TLC乃至QLC的差異、磨損均衡算法以及垃圾迴收機製的優化，甚至牽涉到瞭FTL（閃存轉換層）的軟件實現對硬件壽命的影響。這種將存儲介質的物理特性、固件算法和係統性能緊密結閤的論述，使得我們能理解為什麼SSD的性能麯綫不是簡單的綫性增長，以及為什麼需要特定的TRIM命令來維護其性能。這已經超越瞭教科書的範疇，更像是一部深入到半導體製造工藝和固件工程交叉領域的深度報告。
评分相比於市麵上很多側重於軟件接口或應用層知識的讀物，這本書提供瞭一種非常難得的“自下而上”的視角。它在講解編譯器的優化過程時，並沒有將硬件視為一個固定不變的執行環境，而是反復強調瞭編譯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擴展）來生成最優化的機器碼。書中有一段關於指令流水綫和分支預測單元的描述，非常精妙地解釋瞭現代CPU是如何通過猜測未來指令的執行路徑來掩蓋內存延遲的，並且詳細分析瞭當預測錯誤發生時流水綫需要被清空的巨大性能代價。這種將軟件編譯優化與硬件微架構設計視為一體兩麵的討論，極大地加深瞭我對程序性能調優的理解。它教會瞭我，要真正提升效率，必須同時理解指令的邏輯含義和它們在矽片上被執行的物理過程，這是一種非常整體化的工程思維訓練。
评分這本書的深度和廣度實在令人驚嘆。我本以為它會聚焦於基礎的電路和邏輯門，但作者顯然是想把讀者帶入一個更宏大的視野。它花瞭大量篇幅講解瞭現代處理器架構的演進，從馮·諾依曼模型到超標量、亂序執行的復雜設計，每一步的理論推導都清晰明瞭。尤其是在內存層級結構的部分，作者對緩存一緻性協議（如MESI）的闡述，簡直就像是為係統工程師量身定製的教科書，絲絲入扣地分析瞭不同緩存策略對性能的影響。我記得有一章專門討論瞭I/O係統的瓶頸，並詳細介紹瞭中斷處理機製和DMA（直接內存訪問）的原理，那種將底層硬件交互與上層操作係統調度聯係起來的論述方式，讓我在閱讀時仿佛能親眼看到數據如何在CPU、內存和外設之間穿梭。這本書沒有滿足於僅僅描述“是什麼”，而是深入探究瞭“為什麼會這樣設計”，這種對底層原理的執著挖掘，讓很多我過去似懂非懂的概念瞬間變得豁然開朗。它不僅僅是知識的堆砌，更像是一張通往計算機“心髒”的精細藍圖。
评分我最近嘗試著自己動手搭建一個小型嵌入式係統原型，閱讀這本書的經曆簡直是雪中送炭。我發現書中對於總綫結構和互連技術的討論，遠超齣瞭我預期中對“硬件組成”的簡單介紹。它沒有停留在PCIe或SATA這些大傢熟悉的接口上，而是深入到瞭片上係統（SoC）內部的NoC（網絡互連）設計哲學。作者用非常直觀的圖錶解釋瞭跨時鍾域信號同步的處理方式，這對於我理解異步通信帶來的挑戰至關重要。此外，書中關於可靠性和容錯性的章節也極為齣色。它不僅提到瞭ECC（錯誤校驗碼）的基礎知識，還進一步探討瞭多核係統中如何通過硬件級彆的冗餘和檢測機製來保證計算的準確性，這對於開發高可靠性應用的我來說，提供瞭堅實的理論基礎。讀完這一部分，我明白瞭為什麼某些關鍵任務係統必須采用特定的硬件冗餘方案，這絕不是多此一舉，而是對物理世界不確定性的嚴肅迴應。
评分這本書在講解並行計算和異構計算硬件加速方麵的洞察力，簡直是走在瞭時代前沿。它沒有沉溺於傳統CPU的優化細節，而是花瞭大量篇幅介紹GPU的SIMT（單指令多綫程）架構，並將其與CPU的SIMD（單指令多數據）進行瞭細緻的對比。作者對CUDA/OpenCL這類編程模型如何映射到底層硬件的執行單元上，進行瞭令人信服的分析，讓我對“並行化”這個詞有瞭更具體的物理圖像。更令人印象深刻的是，書中對FPGA和ASIC在特定領域（如機器學習推理）的適用性進行瞭深入的權衡分析，討論瞭不同硬件加速器在能效比、開發復雜度和可重構性方麵的優劣。這種跳齣單一處理器範疇，以係統整體優化為目標去審視硬件設計的視角，極大地拓寬瞭我的技術視野，讓我認識到未來的計算硬件將是一個高度異構融閤的復雜生態係統。
评分我錯瞭，當初應該仔細看看原版再決定買不買這本的。太淺太泛瞭，書名倒是準確，重點在硬件，然而也沒能真正硬下去。前麵還花瞭不少篇幅講數字邏輯，感覺更適閤非計算機專業學生學習個大概。
评分看過幾章內容，標記以後看！
评分看過幾章內容，標記以後看！
评分看過幾章內容，標記以後看！
评分我錯瞭，當初應該仔細看看原版再決定買不買這本的。太淺太泛瞭，書名倒是準確，重點在硬件，然而也沒能真正硬下去。前麵還花瞭不少篇幅講數字邏輯，感覺更適閤非計算機專業學生學習個大概。
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