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出版者:CRC Pr I Llc

作者:D, Dumas II Joseph

出品人:

页数:400

译者:

出版时间:2005-11

价格:$ 121.98

装帧:HRD

isbn号码:9780849327490

丛书系列:

图书标签:

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

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具体描述

Future computing professionals must become familiar with historical computer architectures because many of the same or similar techniques are still being used and may persist well into the future. "Computer Architecture: Fundamentals and Principles of Computer Design" discusses the fundamental principles of computer design and performance enhancement that have proven effective and demonstrates how current trends in architecture and implementation rely on these principles while expanding upon them or applying them in new ways. Rather than focusing on a particular type of machine, this textbook explains concepts and techniques via examples drawn from various architectures and implementations. When necessary, the author creates simplified examples that clearly explain architectural and implementation features used across many computing platforms. Following an introduction that discusses the difference between architecture and implementation and how they relate, the next four chapters cover the architecture of traditional, single-processor systems that are still, after 60 years, the most widely used computing machines. The final two chapters explore approaches to adopt when single-processor systems do not reach desired levels of performance or are not suited for intended applications. Topics include parallel systems, major classifications of architectures, and characteristics of unconventional systems of the past, present, and future. This textbook provides students with a thorough grounding in what constitutes high performance and how to measure it, as well as a full familiarity in the fundamentals needed to make systems perform better. This knowledge enables them to understand and evaluate the many new systems they will encounter throughout their professional careers.

好的，以下是关于一本名为《Computer Architecture》的图书的详细内容简介，该简介着重于描述一本不包含计算机体系结构核心内容的图书可能涵盖的范围和主题，并力求自然流畅，避免技术术语堆砌和AI痕迹。 --- 《计算机系统漫游：从信息流到软件抽象》内容概述本书旨在带领读者穿越计算机科学与技术的广阔疆域，但其焦点并非集中于处理器设计、指令集架构或内存层级结构的底层细节。相反，它选择了一条由信息流的组织、软件与硬件的交互界面，以及系统如何在宏观层面实现复杂功能的路径。我们关注的不是“如何构建一个更快的CPU”，而是“如何在既有的计算模型之上，高效、可靠地运行应用”。本书可以被视为对现代计算生态系统的一次高屋建瓴的考察，特别强调了操作系统、网络通信、数据管理以及编程语言设计如何共同构建起我们日常使用的软件环境。 --- 第一部分：信息的组织与抽象（The Flow of Data）本部分着重于信息如何在系统中被感知、存储和传递，重点在于抽象的构建，而非具体的物理实现。第一章：数字世界的基石：编码与表示的哲学本章探讨了数字信息的基本构建块——位（bit）和字节（byte）——如何被赋予意义。我们不会深入研究晶体管级别的逻辑门，而是聚焦于信息表示的约定。内容涵盖了从早期的二进制编码到现代 Unicode 字符集的演变，探讨了定点数、浮点数的数学定义与工程取舍。重点讨论了为什么不同的表示方式会影响算法的效率和软件的兼容性，例如，在处理跨平台数据交换时，字节序（Endianness）带来的实际编程挑战。第二章：数据的持久化：存储的层级与管理哲学本章关注数据如何在不同的时间尺度上被保存。我们考察了文件系统的设计原理，例如日志结构、写入时复制（CoW）策略如何保证数据的一致性，而不是讨论固态硬盘或SRAM的单元结构。重点在于抽象层：如何通过目录结构、权限管理和抽象的块设备接口，屏蔽掉底层存储介质的物理差异。我们深入分析了备份策略、快照技术以及面向对象存储的基本概念。第三章：进程的生命周期：控制流的调度艺术控制流是软件运行的核心。本章不涉及处理器流水线或乱序执行，而是关注并发管理。我们详细解析了操作系统的核心任务——进程和线程的管理。内容包括进程创建、上下文切换的机制（从软件视角而非硬件寄存器视角）、进程间通信（IPC）的方法（管道、消息队列、共享内存），以及经典同步原语（信号量、互斥锁）在避免竞态条件中的应用。本章强调的是资源分配的策略和死锁的预防。 --- 第二部分：系统间的协作与通信（Bridging the Gaps）现代计算很少是孤立的。本部分将目光投向系统间的交互，重点在于网络协议栈和分布式计算的原理。第四章：网络协议栈的逻辑结构：分层模型的实现本章系统地拆解了 TCP/IP 协议族，但关注点在于协议的功能和责任划分。我们详细探讨了 OSI 和 TCP/IP 模型的每一层如何解决特定的通信问题（如寻址、路由、可靠性保证）。重点分析了三次握手、拥塞控制算法背后的逻辑，以及应用层协议（如 HTTP 的状态管理）如何利用这些底层机制来构建用户体验。不会涉及网络接口卡的设计或物理层的信号处理。第五章：分布式系统的基础难题：一致性与容错当数据分散在多台机器上时，如何保证它们看起来像一个整体？本章探讨了分布式计算面临的核心挑战。内容涵盖了 Paxos 和 Raft 等共识算法的原理，它们如何确保状态机在不同节点上的同步，即便存在故障。我们还将讨论CAP定理的实际意义，以及事务的原子性、一致性、隔离性、持久性（ACID）在分布式环境中的扩展和妥协。 --- 第三部分：软件的构造与工具链（The Language of Machines）此部分聚焦于人类如何将高级思想转化为机器可执行的指令序列，以及编译器和运行时系统如何充当“翻译官”。第六章：编程语言的结构与语义：抽象层次的构建本章考察了编程语言的设计哲学。内容包括类型系统的设计（静态 vs 动态，强 vs 弱类型）如何影响程序的可靠性。我们将对比面向对象、函数式和过程式范式的核心思想，分析它们各自在处理复杂性时的优势和局限性。重点是语言的抽象能力，而非底层代码生成的技术。第七章：编译与链接：从源代码到可执行的旅程本章描绘了源代码被转换成能在操作系统上运行的程序的完整流程。我们关注的是符号解析、地址重定位、代码段与数据段的组织。详细介绍链接器（Linker）如何处理外部引用，以及加载器（Loader）如何将最终的二进制文件映射到进程的虚拟地址空间。本章的视角是系统调用和程序加载的宏观视图。第八章：内存管理与虚拟地址空间：操作系统提供的安全网本章深入探讨操作系统如何为每个程序提供一个独立、受保护的执行环境。我们详细解析了虚拟内存的概念：地址翻译的逻辑流程（页表的工作方式），缺页中断的处理，以及内存保护机制如何阻止一个程序意外地干扰另一个程序的数据。重点是隔离和资源的公平分配策略，而非硬件的TLB设计或缓存一致性协议。 --- 总结：系统思维的培养本书最终希望培养的是一种“系统思维”——理解任何计算任务的完成，都是由一系列精心设计的、互相依赖的抽象层共同作用的结果。我们强调的是接口、契约和信息传递的效率，而不是对单一组件的极限性能优化。通过这种全面的视角，读者将能更好地诊断复杂的软件故障，并设计出更健壮、更具可维护性的信息系统。