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☆☆☆☆☆

出版者:Oxford University Press, USA

作者:Behrooz Parhami

出品人:

页数:576

译者:

出版时间:2005-2-17

价格:USD 89.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9780195154559

丛书系列:

图书标签:

体系结构
计算机体系结构
计算机组成原理
数字逻辑
处理器
存储系统
并行计算
嵌入式系统
性能优化
低功耗设计
缓存
流水线
指令集架构

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具体描述

Part I sets the stage, provides context, reviews some of the prerequisite topics and gives a taste of what is to come in the rest of the book. Included are two refresher-type chapters on digital circuits and components, a discussion of types of computer systems, an overview of digital computer technology, and a detailed perspective on computer system performance. Part II lays out the user's interface to computer hardware known as the instruction-set architecture (ISA). For better understanding, the instruction set of MiniMIPS (a simplified, yet very realistic, machine for which open reference material and simulation tools exist) is described. Included is a chapter on variations in ISA (e.g. RISC vs CISC) and associated cost performance tradeoffs. The next two parts cover the central processing unit (CPU). Part III describes the structure of arithmetic/logic units (ALUs) in some detail. Included are discussions of fixed- and floating-point number representations, design of high-speed adders, shift and logical operations, and hardware multipliers/dividers. Implementation aspects and pitfalls of floating-point arithmetic are also discussed. Part IV is devoted to data path and control circuits comprising the CPU. Beginning with instruction execution steps, the needed components and control mechanisms are derived. These are followed by an exposition of control design strategies, use of a pipelined data path for performance enhancement, and various limitations of pipelining due to data and control dependencies. Part V is concerned with the memory system. The technologies in use for primary and secondary memories are described, along with their strengths and limitations. It is shown how the use of cache memories effectively bridges the speed gap between CPU and main memory. Similarly, the use of virtual memory to provide the illusion of a vast main memory is explained. Part VI deals with input/output and interfacing topics. A discussion of I/O device technologies is followed by methods of I/O programming and the roles of buses and links (including standards) in I/O communication and interfacing. Elements of processes and context switching, for exception handling or multireaded computation, are also covered. Part VII introduces advanced architectures. An overview of performance enhancement strategies, beyond simple pipelining, is presented and examples of applications requiring higher performance are cited. These are followed by design strategies and example architectures based on vector or array processing, multiprocessing, and multicomputing.

作者简介

目录信息

读后感

评分☆☆☆☆☆

用户评价

评分☆☆☆☆☆

最让我印象深刻的是，这本书成功地将计算机科学中最为核心的几个领域——处理器设计、编译原理和操作系统——巧妙地编织在一起。它展示了编译器如何通过指令调度和寄存器分配来优化代码，以更好地适应特定CPU的流水线结构，以及操作系统如何通过分时复用和上下文切换来管理多个进程对共享硬件资源的竞争。书中关于指令级并行（ILP）的探讨，清晰地揭示了编译器优化对最终程序性能的决定性影响。我曾经以为性能优化主要是在运行时通过硬件自动完成的，但阅读此书后，我明白了，如果没有一个懂得硬件特性的编译器，再强大的硬件也无法完全发挥其潜力。这种跨学科的整合视角，让整本书的论述立体而全面，它不仅是关于“机器如何工作”，更是关于“如何与机器高效协作”的哲学指南。

评分☆☆☆☆☆

我不得不承认，这本书的阅读体验像是一场艰苦但充满回报的攀登。我特别欣赏作者在处理并行化编程和多核编程挑战时的态度。书中详细论述了硬件如何支持（或阻碍）软件层面的并发，比如同步原语的底层实现，以及原子操作的硬件保障机制。它没有简单地告诉程序员应该使用锁或信号量，而是深入挖掘了这些同步机制在硬件层面对性能的潜在开销——上下文切换、缓存行抖动（Cache Line Thrashing）的风险。这种自底向上的视角，彻底改变了我对“写出高效并发代码”的理解。它让我意识到，很多软件层面的性能问题，根源在于对底层硬件同步原语的误用或不理解。这本书更像是一本“硬件黑话”的翻译手册，帮助软件开发者真正理解CPU在做什么，以及如何用最少的“硬件资源请求”来达成目标。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和案例选择，透露着一股老派的学术严谨性，这对我来说是把双刃剑。一方面，它的数学推导和性能模型建立非常扎实，每一个性能指标的得出都有清晰的公式支撑，这对于需要进行定量分析的人来说是极好的资源。比如，在讨论缓存一致性协议（如MESI协议）时，作者用流程图和状态转换图结合的方式，把复杂的同步过程描述得井井有条，让人可以一步步跟踪数据在不同核心间的流动。然而，对于初学者来说，这本书可能显得有些过于“硬核”了。它很少使用现代科技产品中的具体品牌或型号作为例子，而是聚焦于抽象和通用的架构原理。我个人认为，如果能在某些章节中加入一些近年来新兴的硬件加速器（比如Tensor Processing Units, TPUs）的设计理念对比，可能会让内容更加贴近当下的技术前沿。尽管如此，它奠定的坚实基础是无可替代的，理解了这里的原理，任何新的硬件出现时，你都能迅速抓住其核心设计思路。

评分☆☆☆☆☆

我带着一种略微功利性的目的入手这本书的，主要想解决我们在嵌入式系统开发中遇到的性能瓶颈问题。说实话，这本书的理论深度超出了我的预期，但正是这种“过度”的详细，最终成为了我最大的收获。它没有回避那些晦涩难懂的细节，比如向量处理单元（SIMD）的数据并行性如何通过特定的指令集扩展来实现，以及GPU的大规模并行架构与传统CPU的根本差异。最让我眼前一亮的是关于功耗和散热的设计哲学讨论——在移动计算日益重要的今天，如何在高吞吐量和能效比之间找到黄金分割点，书中通过比较不同微架构的能效指标（如DMIPS/Watt）给出了深刻的见解。我特别喜欢它对“阿姆达尔定律”的反复强调，时刻提醒我们，性能提升的瓶颈往往不在于你最快的那个组件，而在于系统中最慢的那个环节。读完之后，我重新审视了我们代码中那些看似微不足道的内存访问模式，发现优化方向比我想象的要多得多，这本书提供的工具箱远比我预期的要丰富。

评分☆☆☆☆☆

这本《Computer Architecture》简直是为那些想深入理解计算机底层运作的工程师和学生量身打造的圣经。初次翻开它，我立刻被它严谨的逻辑和详尽的图表所吸引。作者并没有满足于停留在表层的概念介绍，而是深入到了指令集架构（ISA）的设计哲学，比如RISC与CISC的权衡利弊，以及流水线技术如何通过并行化执行来榨取CPU的每一分性能。特别是关于内存层次结构的讲解，简直是教科书级别的清晰——从寄存器到L1、L2、L3缓存，再到主存和虚拟内存的映射机制，每一个层级间的延迟差异和命中/未命中处理策略都被剖析得淋漓尽致。我花了整整一个周末，才啃完了关于乱序执行（Out-of-Order Execution）和分支预测（Branch Prediction）的那几章，那里的内容需要极高的专注度，因为它涉及到复杂的控制逻辑和状态管理，但一旦理解了，你会发现现代处理器运行起来有多么精妙。这本书的深度足以让一个刚接触计算机科学的本科生感到震撼，同时也能让资深的从业者找到新的视角来优化他们的代码。它不只是告诉你“是什么”，更重要的是教你“为什么会这样设计”，以及“如果我来设计，我会如何改进”。

评分☆☆☆☆☆