Computer Organization, Design, and Architecture, Fourth Edition pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:CRC Press

作者:Sajjan G. Shiva

出品人:

页数:784

译者:

出版时间:2007-11-30

价格:USD 93.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9780849304163

丛书系列:

图书标签:

• 计算机组织
• 计算机设计
• 计算机体系结构
• 数字逻辑
• 汇编语言
• 处理器
• 存储器系统
• 输入输出系统
• 并行计算
• 计算机硬件

《计算机结构、设计与体系结构（第四版）》：深入剖析数字世界的基石 本书是一部详实而权威的著作，旨在为读者提供对现代计算机系统底层构造和运作机制的全面而深刻的理解。从微观的逻辑门到宏观的并行处理，本书层层剥茧，系统地阐述了计算机的组织、设计以及体系结构。无论您是计算机科学专业的学生、软件工程师，还是对硬件原理充满好奇的技术爱好者，本书都将是您探索数字世界奥秘的宝贵指南。 核心内容概览： 本书的架构设计精巧，逻辑清晰，循序渐进地引领读者走进计算机的内部世界。内容涵盖以下几个主要方面： 数字逻辑基础： 作为理解计算机工作的基石，本书首先从最基本的数字逻辑门和组合逻辑电路开始。读者将学习布尔代数、逻辑门的工作原理（如AND、OR、NOT、XOR等），以及如何利用它们构建更复杂的逻辑功能。通过对编码器、译码器、多路选择器和加法器等基本数字电路的分析，读者将逐步掌握构建计算机基本组件所需的逻辑思维。 时序逻辑与状态机： 在理解了组合逻辑之后，本书将深入探讨时序逻辑，这是实现计算机存储和顺序执行的关键。读者将学习触发器（如SR、D、JK、T触发器）的工作原理，以及它们如何构成寄存器、计数器和移位寄存器等存储单元。此外，有限状态机（FSM）的概念将被详细介绍，包括其状态转移图和状态表的设计，这对于理解控制器的工作原理至关重要。 指令集体系结构（ISA）： ISA是硬件和软件之间的接口，定义了处理器能够执行的指令集。本书将详细介绍各种指令的类型，如数据传输指令、算术/逻辑指令、控制流指令（跳转、分支）等。读者还将学习不同寻址模式的工作方式，以及如何根据ISA设计有效的指令编码。RISC（精简指令集计算机）和CISC（复杂指令集计算机）的设计哲学将被对比分析，帮助读者理解不同ISA设计带来的性能和效率差异。 处理器设计与实现： 本部分将带领读者深入了解中央处理器（CPU）的内部结构和工作流程。从单周期处理器到多周期处理器，再到流水线处理器，本书将逐步展示如何设计和优化指令的执行。读者将学习指令解码、执行、内存访问和写回等各个阶段的操作。流水线技术是提升处理器性能的关键，本书将详细解释其原理、潜在的冲突（如结构冲突、数据冲突、控制冲突）以及解决这些冲突的各种技术，如转发（forwarding）、旁路（bypassing）和分支预测（branch prediction）。 存储器系统： 计算机的性能在很大程度上取决于其存储器系统的效率。本书将详细介绍不同层级的存储器，包括寄存器、缓存（cache）、主存（RAM）和二级存储（如硬盘）。缓存的工作原理是本书的重点，读者将学习缓存的结构、映射方式（直接映射、组相联、全相联）、替换策略（如LRU）以及写策略。这些技术对于缩短处理器访问数据的平均时间至关重要。 输入/输出（I/O）系统： 处理器如何与外部设备进行交互是计算机体系结构的重要组成部分。本书将介绍各种I/O接口技术，包括程序控制I/O、中断驱动I/O和直接内存访问（DMA）。读者将了解设备控制器的工作原理，以及如何通过总线将处理器、存储器和I/O设备连接起来。 并行处理与多处理器体系结构： 随着计算需求的不断增长，并行处理已成为提升性能的主流方法。本书将介绍不同类型的并行计算模型，如指令级并行（ILP）、线程级并行（TLP）和进程级并行（PLP）。读者将学习多核处理器、对称多处理（SMP）和分布式共享内存（DSM）等体系结构。此外，GPU（图形处理器）的并行计算能力以及其在通用计算中的应用也将被提及。 本书的特色与优势： 系统性与全面性： 本书遵循从基础到高级的逻辑顺序，覆盖了计算机组织、设计和体系结构的几乎所有核心概念，力求为读者构建一个完整的知识体系。 深度与广度并存： 在讲解每个概念时，本书都力求深入挖掘其背后的原理和实现细节，同时又不乏对相关技术和最新发展趋势的广泛介绍。 清晰的阐述与丰富的图示： 本书的语言清晰易懂，避免了过多的技术术语堆砌。大量精心设计的图示、图表和伪代码，将抽象的概念具象化，极大地增强了阅读的直观性和理解的便捷性。 理论与实践结合： 除了理论知识的讲解，本书还可能通过实际的处理器设计示例、体系结构分析以及对经典计算机模型的介绍，帮助读者将所学知识与实际应用联系起来。 面向未来的视角： 本书在介绍经典计算机原理的同时，也关注了新兴的技术和未来计算机体系结构的发展方向，例如并行计算、云计算、嵌入式系统等。 适合读者群体： 计算机科学与工程专业的学生： 本书是学习计算机体系结构、数字逻辑设计、计算机组成原理等课程的理想教材。 软件工程师： 深入理解计算机底层原理，有助于编写出更高效、更优化的代码，并能更好地理解程序的性能瓶颈。 硬件工程师： 为理解和设计更复杂的处理器、芯片和系统提供坚实的理论基础。 对计算机技术有浓厚兴趣的读者： 无论您是否从事相关专业，本书都能帮助您解开计算机工作之谜，提升您的技术素养。 总结： 《计算机结构、设计与体系结构（第四版）》不仅仅是一本书，它更像是一张通往计算机世界深处的大门钥匙。通过研读本书，您将不仅仅是了解计算机是什么，更能理解计算机是如何工作的，以及为何它们会以这样的方式工作。这本书将为您打开一扇新的视角，让您以一种全新的、更具洞察力的方式看待您每天都在使用的数字设备。

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中国的大学教授时常说中国的学生没有创造力，被高中的教育教傻了。每每听到这些话总感觉十分搞笑 。这些大学教授就从来没有好好想想自己的问题，这个现象的产生自己难道没有责任吗？ 读书这么多年，在脑袋里已经形成这样一个概念，专业书只看外国书。中国人编写的书籍，除了少...  

评分☆☆☆☆☆

书籍说明 与计算机系统结构那本书同作者 怪不得，我说怎么这么眼熟呢 同样是大牛的作品，值得推荐 如果要在计算机硬件方面入门并学到一定程度，推荐和系统结构那本书一起读 毕竟同样作者写的，比较有连贯性，书中例子也足够的好 首先用这本书夯实计算机组成的基础，然后...  

评分☆☆☆☆☆

美国加州大学伯克利分校计算机系Patterson教授和斯坦福大学计算机系Hennesssy教授是现今计算机设计领域非常受人尊敬的学者和开创者。John Hennessy精通硬件/软件，是具有传奇色彩的MIPS编译器和几代MIPS硬件产品的技术上的领导者。David Patterson是RISC最初提倡者之一。他创造...  

评分☆☆☆☆☆

大名鼎鼎的H&R的姊妹篇P&H。 作者从ISA一直讲到CPU，到cache和TLB，一气呵成，没有停顿。 只是有些指令和寄存器结构，得看了后面的附录，才能理解，比如协处理器0。 可以对照着csapp一起看。一本是x86（更准确说是y86），一本是mips。  

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评分☆☆☆☆☆

如果用一个词来形容这本书的阅读体验，那应该是“挑战性”——但却是那种令人愉悦的智力挑战。这本书的难度曲线非常陡峭，但回报是巨大的。它不仅仅停留在描述“这是什么”，而是深入到“为什么是这样设计”的哲学层面。我发现它在处理指令级并行性（ILP）和数据级并行性（DLP）时，采取了非常清晰的区分策略，避免了概念上的混淆。关于乱序执行（Out-of-Order Execution）的章节，简直是一部精彩的工程史诗，它将Tomasulo算法和Reorder Buffer的工作流程分解得如同乐高积木一样清晰，让我第一次真正理解了现代处理器如何有效地隐藏内存延迟。此外，它对操作系统视角下的内存管理，如TLB（转换后援缓冲器）的硬件实现和多级页表的效率分析，与底层的缓存管理形成了完美的互补。这种全景式的理解，对于任何想从软件层面突破性能瓶颈的开发者来说都是无价之宝。这本书的排版略显紧凑，需要集中注意力才能完全消化其中的信息量，但一旦你跟上了作者的思路，你会发现自己正在以一种全新的、更具洞察力的方式看待每一次代码的执行。它不是一本适合在通勤路上随便翻阅的书籍，它需要你全身心地投入，回报你的将是对计算科学核心的深刻洞察。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，这本书的开篇简直让人抓狂——那些关于布尔代数和逻辑门的基础回顾，对于我这个已经自学过数字电路的读者来说，显得冗余且拖沓。我几乎是跳着阅读了前三分之一的内容，只关注了它在讲解存储器层次结构和缓存一致性协议（如MESI）时的论述。然而，一旦进入到关于指令集架构（ISA）的深度探讨，这本书的价值便瞬间凸显了出来。作者们似乎对RISC-V架构情有独钟，用它作为主要的教学案例，而不是遵循传统教材中僵化的MIPS或x86。这种选择非常明智，因为它提供了现代、开放且易于修改的平台来讲解复杂概念。书中对分支预测单元（BPU）内部动态分支预测算法的剖析，细致到了令人发指的地步，它不仅解释了“为什么”要预测，更详细地展示了“如何”实现一个高性能的两级或Tage预测器，包括状态机的转换和位数的选择对错误率的影响。我尝试用它提供的伪代码在自己的模拟器中实现了一个简易的版本，效果立竿见影。这本书的行文风格偏向于严谨的学术论述，对于那些期待轻松阅读体验的人来说可能会感到吃力，但对于需要扎实理论基础的研究人员或高级工程师，它无疑是一座富矿。它迫使你停下来，思考每一个设计决策背后的权衡（Trade-off）。

评分☆☆☆☆☆

这本《计算机组织、设计与体系结构（第四版）》简直是为我这种对底层逻辑充满好奇的电子工程系学生量身定做的！我花了整整一个周末才勉强啃完前三章，但那种豁然开朗的感觉，是其他任何教科书都无法比拟的。它不是那种干巴巴地堆砌术语的教材，而是真正深入浅出地剖析了计算机系统这个“黑箱”是如何运作的。作者们似乎非常懂得初学者的痛点，他们没有直接扔给我复杂的指令集架构图，而是从最基础的数字逻辑门开始，一步步搭建起运算器和控制器，那种循序渐进的感觉，就像是有人耐心地牵着你的手，从零开始建造一座宏伟的城堡。尤其是关于流水线技术和异常处理的那几个章节，简直是神来之笔。我过去一直困惑于为什么CPU的性能提升可以如此之快，读完后才明白，原来这里面涉及到如此精妙的时序控制和分支预测算法。书中的图表绘制得极其清晰，每一个数据通路和控制信号的流向都标示得一清二楚，我甚至可以关上书本，自己动手在纸上画出MIPS处理器的简化模型。对于想要真正理解现代处理器性能瓶颈和优化方向的读者来说，这本书的理论深度和实践指导性是无与伦比的。它让我意识到，写出高效的代码，绝不仅仅是掌握高级语言的语法，更需要对内存层次结构和缓存一致性有深刻的理解。

评分☆☆☆☆☆

我是在一个紧迫的项目期限压力下，不得不求助于这本书的。我们团队需要快速理解现有服务器CPU在处理大规模内存访问时的瓶颈，而手头的资料都过于碎片化。这本书的第四版，恰如其分地提供了一个连贯的、自顶向下的视角。它对I/O系统的讲解尤为实用，特别是关于DMA（直接内存访问）控制器和中断机制如何协同工作以减少CPU干预的描述，清晰地揭示了现代操作系统与硬件交互的奥秘。我尤其欣赏它在探讨系统性能瓶颈时所展现出的批判性思维。作者们没有给出“万能药”，而是列举了在不同负载情景下（例如，高缓存命中率场景与高访存延迟场景）体系结构选择的差异和优劣。书中对存储技术，比如NAND Flash和新型非易失性内存（NVM）的介绍，也相当及时和到位，这在其他老版本的教材中是绝对找不到的。这些最新的内容，使得这本书不仅是回顾历史，更是在展望未来。阅读过程中，我发现书中的许多例子都配有详细的数学推导和性能模型，这对于我量化性能提升的努力至关重要。这本书更像是一本工具手册，而不是一本简单的阅读材料，它教会我如何去“度量”和“优化”一个计算系统。

评分☆☆☆☆☆

我抱着试一试的心态翻开了这本书，本以为会像其他许多“经典”教材一样，充斥着大量过时的、只适合在博物馆里展示的理论模型，结果完全出乎我的意料。这本书的视角极其现代，它没有沉溺于历史的陈旧细节，而是将重点放在了当下高性能计算的核心挑战上——并行化和能效比。让我印象最深刻的是它对多核处理器和异构计算的详尽论述。作者们花了大量篇幅去讲解如何设计出既能最大化吞吐量又能有效管理功耗的体系结构，这对于我们目前转向AI和大数据处理的领域至关重要。书中对GPU（图形处理器）作为通用并行计算引擎的演进路径分析得尤为透彻，它不仅仅描述了CUDA的编程模型，更是追溯了这种SIMD（单指令多数据）架构在硬件层面是如何被组织和实现的。我特别喜欢它在讨论虚拟化技术时所采用的视角，不是将其视为一个纯粹的软件问题，而是深入到硬件辅助虚拟化（如Intel VT-x）的底层指令集扩展层面进行解析。这种跨越软件和硬件边界的整合分析，极大地拓宽了我的技术视野，让我明白计算机系统是一个多层级的复杂生态系统，每一层的优化都对整体性能有着乘数效应的影响。这本书的结构设计非常巧妙，知识的密度恰到好处，不会让人产生阅读疲劳，反而会激发我不断去探索更深层次的细节。

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