Microprocessor Design pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026
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具体描述
Product Description
Gain a Working Knowledge of the Entire Microprocessor Design Flow
This unique step-by-step guide is a complete introduction to modern microprocessor design, explained in simple nontechnical language without complex mathematics. An ideal primer for those working in or studying the semiconductor industry, Microprocessor Design explains all the key concepts, terms, and acronyms needed to understand the steps required to design and manufacture a microprocessor.
Developed from a successful corporate training course, this hands-on learning guide walks readers through every step of microprocessor design. You'll follow a new processor product from initial planning through design to production. In Microprocessor Design, the author converts his real-world design and teaching experience into an easy-to-follow reference employing an on-the-job-training approach to cover:
# The evolution of microprocessors
# Microprocessor design planning
# Architecture and microarchitecture
# Logic design and circuit design
# Semiconductor manufacturing
# Processor packaging and test
This authoritative reference is an excellent introduction for students or engineers new to processor design and can show industry veterans how their specialty fits into the overall design flow. This accessible and practical guide will provide the reader with a broad working knowledge of the concepts of microprocessor design, as well as an understanding of the individual steps in the process and the jargon used by the industry.
From the Back Cover
Gain a Working Knowledge of the Entire Microprocessor Design Flow
This unique step-by-step guide is a complete introduction to modern microprocessor design, explained in simple nontechnical language without complex mathematics. An ideal primer for those working in or studying the semiconductor industry, Microprocessor Design explains all the key concepts, terms, and acronyms needed to understand the steps required to design and manufacture a microprocessor.
Developed from a successful corporate training course, this hands-on learning guide walks reader through every step of microprocessor design. You'll follow a new processor product from initial planning through design to production. In Microprocessor Design, the author covers:
* The evolution of microprocessors
* Microprocessor design planning
* Architecture and microarchitecture
* Logic design and circuit design
* Semiconductor manufacturing
* Processor packaging and test
This authoritative reference is an excellent introduction for students or engineers new to processor design and can show industry veterans how their specialty fits into the overall design flow.
Understand Every Aspect of the Design Flow Process:
* The Evolution of the Microprocessor
* Computer Components
* Design Planning
* Computer Architecture
* Microarchitecture
* Logic Design
* Circuit Design
* Layout
* Semiconductor Manufacturing
* Microprocessor Packaging
* Silicon Debug and Test
作者简介
Grant McFarland holds a PhD in electrical engineering from Stanford University. His doctoral dissertation, CMOS Technology Scaling and Its Impact on Cache Delay, predicted the impact of fabrication technology scaling on the design of processor cache memories. Dr. McFarland is currently senior design engineer for Intel(R) Corporation where he created a corporate training course and teaches the fundamentals of microprocessor design. He participated in the design of the 180nm, 90nm, and 65nm generations of the Pentium(R) 4 microprocessor.
目录信息
读后感
评分
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用户评价
最近我终于有幸拜读了《Microprocessor Design》这本书，说实话，它带给我的惊喜远远超出了我的预期。我之前一直认为，微处理器设计是那种极其枯燥、充满数学公式的领域，但这本书的作者却用一种非常生动和易懂的方式，将复杂的概念呈现出来。书中的逻辑清晰，结构严谨，每一章节都像是为前一章节打下了坚实的基础，层层递进，最终构建起一个完整的微处理器设计图景。我特别喜欢书中对“时序逻辑”的讲解。之前我对时序设计的理解非常有限，但作者通过详细阐述时钟信号的作用，以及D触发器、JK触发器等基本时序元件的工作原理，让我对如何构建能够存储和处理信息的电路有了清晰的认识。他甚至深入探讨了亚稳态现象，并给出了如何避免亚稳态的实际工程建议。这让我对电路的稳定性和可靠性有了更深层次的理解。此外，书中对“控制单元”的设计分析也让我大开眼界。我曾疑惑CPU是如何知道什么时候取指令，什么时候解码，什么时候执行，这本书通过详细介绍微程序控制器和硬连线控制器的设计，让我明白了CPU内部的“大脑”是如何工作的。它就像一本详尽的“CPU工作手册”，把我之前模糊的认知变得清晰起来。书中还包含了一些关于现代处理器设计的前沿技术，例如流水线深度优化、乱序执行和分支预测等，这些内容的引入，让整本书的知识体系更加完整和前沿，也让我看到了微处理器设计是如何不断演进的。
评分在我看来，《Microprocessor Design》这本书最大的亮点在于它对“实际设计考量”的强调。作者并没有沉溺于纯粹的理论，而是时时刻刻将读者拉回到现实世界的工程挑战中。他在讲解每一个设计点时，都会思考“这样做有什么好处？有什么坏处？在实际设计中可能会遇到什么问题？”，并给出相应的解决方案。例如，在讲解流水线技术时，他不仅仅是介绍流水线的概念，还详细分析了流水线深度对性能的影响，以及如何通过合理的流水线长度来平衡吞吐量和延迟。他甚至还提到了在实际设计中，如何通过微架构的调整来缓解流水线带来的挑战。让我印象深刻的是，书中对“缓存一致性”的讨论。他首先解释了为什么在多核处理器中，缓存一致性是一个严峻的挑战，然后详细介绍了MESI协议的工作原理，并分析了该协议在实际应用中可能遇到的各种问题，以及如何通过硬件设计来保证数据的一致性。这种深入的工程实践考量，让我对微处理器设计的复杂性和精妙之处有了全新的认识。我不再认为这只是一个理论问题，而是一个需要解决实际工程问题的领域。整本书读下来，我感觉到自己不仅仅是在学习知识，更是在学习一种如何将抽象的设计理念转化为实际可行的硬件实现的设计智慧。
评分《Microprocessor Design》这本书，在我看来，是一本将深度与广度完美结合的优秀教材。作者在讲解基础概念时，总是能够做到深入浅出，比如他在讲解逻辑门和组合逻辑时，虽然涉及了布尔代数和卡诺图等基础，但并没有过于深入，而是点到为止，为后续更复杂的章节打下了基础。而当他深入到处理器核心的设计时，比如流水线、缓存、分支预测等，则展现出了惊人的深度和广度。我尤其喜欢书中对“分支预测”的讲解。他不仅介绍了各种分支预测算法（如静态预测、动态预测、两级自适应预测），还详细分析了这些算法的实现复杂度、预测准确率以及它们对CPU性能的影响。他甚至还提到了如何通过硬件来实现这些复杂的预测逻辑。这种深入到具体实现层面的讲解，让我对CPU性能的提升有了更深刻的认识，不再是简单地追求更高的时钟频率。此外，书中对“内存系统”的设计分析也十分全面，它不仅介绍了SRAM和DRAM的基本工作原理，还深入探讨了TLB、页表等虚拟内存管理相关的设计。整本书读下来，我感觉自己就像是在一位经验丰富的向导的带领下，游览了一个宏伟的微处理器设计殿堂，从基础的地基到精美的装饰，都得到了细致的讲解。这本书的价值，在于它不仅教会了我“是什么”，更教会了我“为什么”以及“如何”去设计。
评分刚拿到这本《Microprocessor Design》的时候，我内心其实是带着一种既期待又忐忑的心情的。期待的是，我一直对计算机底层原理有着浓厚的兴趣，想深入了解那些组成我们数字世界基石的微处理器是如何一步步被设计出来的。忐忑的是，这类偏向硬件设计的书籍，往往充斥着大量的公式、图表和专业术语，我担心自己能否完全消化吸收。然而，读完之后，我的这种情绪得到了极大的缓解，取而代之的是一种豁然开朗的满足感。作者在技术深度上把握得相当到位，既没有为了故作高深而堆砌晦涩难懂的概念，也没有因为过于通俗而牺牲掉关键的细节。例如，在讲解指令集架构（ISA）的部分，我之前一直觉得它是个抽象的概念，但书中通过一系列生动的设计实例，将不同ISA的优劣势，以及它们如何在性能、功耗和指令复杂性之间做出权衡，阐释得淋漓尽致。我尤其喜欢作者对RISC-V的分析，它不像一些专有架构那样被封装得严严实实，而是完全开放，这为理解指令集设计的自由度和创新空间提供了绝佳的视角。书中对流水线技术、缓存层次结构以及分支预测等核心概念的讲解，也并非停留在理论层面，而是结合了实际的设计考量，比如如何通过优化流水线深度来平衡吞吐量和延迟，如何设计有效的缓存替换策略以最大化命中率，以及不同分支预测算法的实现难度和准确率差异。这些内容不仅让我对微处理器的工作原理有了更清晰的认识，更重要的是，它培养了我从工程师的角度去思考设计问题的能力，让我开始理解为什么在实际的微处理器设计中，会有那么多看似微小的权衡和取舍，而这些取舍又会对最终产品的性能和成本产生如此巨大的影响。这本书并非一本可以“快速阅读”的书籍，它需要读者投入时间和精力去思考和理解，但这种投入绝对是值得的，因为你将获得的是对计算机硬件最核心部分的一次深刻洞察。
评分我一直对计算机硬件充满好奇，特别是那些让电脑飞速运转的“大脑”——微处理器。然而，市面上很多关于微处理器设计的书籍，要么过于晦涩难懂，要么就流于表面，难以真正深入。直到我接触了《Microprocessor Design》，我才觉得我找到了那本一直以来在寻找的“宝藏”。这本书最让我欣赏的地方在于，它非常注重从“为什么”的角度来引导读者。作者在介绍每一个设计概念时，都会先阐述它出现的背景和解决的问题，而不是直接给出结论。例如，在讲解缓存一致性协议时，他并没有直接抛出MESI协议，而是先解释了多核处理器环境下，不同核心的缓存中存在同一份数据副本时，如何保证数据的一致性。他通过生动的情景模拟，让我深刻理解了数据不一致可能带来的灾难性后果，从而自然而然地接受了缓存一致性协议的必要性。书中对于同步和异步逻辑的讲解也十分到位，区分了它们各自的优缺点，以及在不同场景下的适用性。我之前对时序设计一直感到有些困惑，但书中关于建立时间和保持时间、时钟偏移（skew）和抖动（jitter）的解释，让我对时序约束有了全新的认识，也明白了为什么在高速数字电路设计中，时序分析如此重要。让我尤其感到惊喜的是，书中还涉及了一些关于功耗管理和低功耗设计的内容。在如今对能源效率越来越重视的时代，了解如何通过硬件设计来降低功耗，无疑是非常有价值的。这本书的讲解风格，就像一位经验丰富的导师，循循善诱，让你在不知不觉中就掌握了复杂的设计理念。
评分作为一名业余的计算机爱好者，我一直对微处理器的内部构造感到着迷，但苦于缺乏系统性的知识。《Microprocessor Design》这本书，就像是为我打开了一扇通往微处理器世界的大门。作者的讲解方式非常独特，他并没有一开始就抛出大量的公式和定义，而是从一些宏观的设计目标和挑战入手，逐步引导读者进入微处理器的细节。我尤其喜欢书中对“指令集架构（ISA）”的讨论。在读这本书之前，我对ISA的理解非常模糊，但作者通过对比不同ISA的设计哲学（例如CISC和RISC），以及它们在指令复杂度、执行效率和软件开发友好度上的权衡，让我对ISA的设计有了全新的认识。书中对RISC-V架构的介绍，更是让我看到了指令集设计的开放性和灵活性。让我印象深刻的是，作者在讲解CPU的执行单元时，不仅仅是简单地描述ALU的功能，还深入探讨了如何设计出更高效的单元，例如如何通过向量化指令来加速并行计算，以及如何设计出支持浮点运算的单元。这些内容让我对CPU的强大计算能力有了更直观的理解。此外，书中对内存层次结构的讲解也十分精彩，它不仅解释了缓存的工作原理，还探讨了TLB（Translation Lookaside Buffer）在虚拟内存管理中的作用，以及如何通过多级页表来加速地址翻译。整本书读下来，我感觉到自己不仅仅是在学习技术知识，更是在学习一种如何将理论转化为实际工程解决方案的设计思维。
评分我之前尝试过阅读一些关于微处理器设计的书籍，但总感觉它们要么过于理论化，要么过于笼统，难以建立起一个完整的知识体系。直到我接触到《Microprocessor Design》，我才真正体会到什么是“抽丝剥茧”式的讲解。作者在处理复杂概念时，非常善于循序渐进，从最基础的逻辑门开始，一步步构建出更复杂的组合逻辑和时序逻辑电路，最终汇聚成宏伟的处理器架构。我印象特别深刻的是，书中在讲解时序逻辑部分时，并没有直接跳到D触发器等高级概念，而是先从基本的时钟信号和寄存器工作原理讲起，然后才引入亚稳态、时钟抖动等容易被忽视但至关重要的问题。这种严谨的论证方式，让我对时序设计的细微之处有了前所未有的理解。书中对控制单元的设计分析也十分透彻，特别是CPU如何通过指令解码、状态机以及微程序来执行指令的整个过程，被描绘得如同电影般清晰。我曾对指令的执行流程感到困惑，不知道CPU内部是如何在几十亿个时钟周期内保持有序和精确的，这本书就用非常直观的图示和文字，将CPU内部的控制信号流、数据通路以及各个功能单元之间的协作关系一一展现出来。让我感到惊喜的是，作者还融入了现代处理器设计中的一些高级技术，例如乱序执行、超标量架构等，并解释了这些技术是如何在保持正确性的前提下，大幅提升CPU的并行处理能力。尽管这些内容涉及的数学和逻辑相当复杂，但作者总是能找到恰当的比喻和类比，让这些抽象的概念变得更容易理解。整本书读下来，我感觉自己就像一个初学者，在一位经验丰富的建筑师的指导下，从地基开始，一点点搭建起一座宏伟的大厦，那种成就感是难以言喻的。
评分坦白说，在开始阅读《Microprocessor Design》之前，我对微处理器设计的了解仅限于一些非常表面的概念，比如CPU有几个核心，主频有多高等等。我一直认为，这些东西离我太遥远，是那些顶尖工程师才能触及的领域。但是，这本书彻底改变了我的看法。作者以一种非常引人入胜的方式，将一个看似神秘的领域，展现在我的眼前。他没有回避技术上的复杂性，但却用了大量清晰的图解和实例，将那些复杂的逻辑和电路组织得井井有条。我记得书中在讲解指令流水线时，用了“工厂生产线”的比喻，将指令的取指、解码、执行、访存、写回这五个阶段，形象地比作流水线上的不同工序。这个比喻让我瞬间就理解了流水线的核心思想——如何让不同的指令在不同的阶段并行处理，从而提高CPU的吞吐量。接着，书中又深入探讨了流水线中可能出现的各种冲突（结构冲突、数据冲突、控制冲突），以及如何通过各种技术（如转发、气泡插入、分支延迟槽）来解决这些冲突。这些讲解让我对CPU性能的提升有了更深刻的认识，不再是简单地追求更高的时钟频率。此外，书中对缓存设计部分的阐述也让我受益匪浅。我之前一直以为缓存就是一块快速的内存，但这本书让我了解到，缓存的层次结构、块大小、关联度以及替换策略，都是影响缓存性能的关键因素。作者通过对比不同缓存设计方案的优劣，让我学会了从性能和成本的角度来评估设计选择。整本书读下来，我感觉到自己不仅是在学习知识，更是在学习一种解决问题的思维方式，一种如何将抽象需求转化为具体硬件实现的工程能力。
评分作为一个对计算机体系结构充满好奇但又非科班出身的学习者，我在寻找一本能够真正“接地气”的微处理器设计教材时，花费了不少功夫。很多书籍要么过于学院派，充满了抽象的理论和证明，要么又过于偏向具体产品的介绍，缺乏普适性。《Microprocessor Design》这本书，则在这两者之间找到了一个绝佳的平衡点。作者在理论深度和实践应用之间，划出了非常清晰的界限。书中对数字逻辑基础的讲解，虽然篇幅不长，但却极其精炼，足以让没有相关背景的读者迅速掌握必要的知识。接着，作者便将我们引入到处理器设计的核心领域。我个人尤其推崇书中对数据通路和控制通路的设计讲解。它不仅仅是列出了一些逻辑框图，而是深入剖析了在设计这些通路时需要考虑的各种因素：数据的流动方向、信号的时序约束、资源共享的优化，以及如何通过控制信号来协调各个单元的工作。当我读到关于ALU（算术逻辑单元）的设计时，我才意识到一个简单的加法器背后，竟然有如此多的复杂逻辑和优化技巧。书中详细介绍了不同类型的加法器（如行波进位加法器、超前进位加法器）的原理和性能差异，以及它们如何影响整个处理器的执行速度。此外，书中对内存系统的设计也做了详尽的阐述，包括SRAM和DRAM的基本工作原理，缓存一致性协议（如MESI）的设计考量，以及如何通过多级缓存来解决CPU与内存之间的速度瓶颈。这些内容并非简单的知识堆砌，而是通过一系列相互关联的设计范例，构建了一个完整的微处理器设计思维框架。这本书让我明白，微处理器设计并非一蹴而就，而是无数细节和权衡累积的艺术。
评分《Microprocessor Design》这本书，对我来说，不仅仅是一本技术书籍，更像是一位经验丰富的老友，耐心地引导我一步步探索微处理器的奥秘。作者在处理复杂的概念时，总是能找到最恰当的比喻和类比，让抽象的知识变得触手可及。例如，他在讲解指令集架构（ISA）时，并没有一开始就罗列各种指令，而是先从“CPU语言”的比喻入手，说明ISA就像是CPU能够理解的各种命令的集合，而不同的ISA则代表了不同的“语言风格”。这种通俗的引入方式，让我很快就对ISA产生了兴趣。接着，作者又深入到不同ISA的设计哲学，比如CISC的指令集丰富但执行复杂，RISC的指令集精简但执行高效，以及它们在不同应用场景下的优劣势。这种深入的比较分析，让我对ISA的选择有了更全面的认识。书中对CPU核心部分的讲解，特别是数据通路和控制通路的设计，更是让我感觉仿佛亲身参与了CPU的设计过程。作者通过详细的图示和逻辑描述，展示了数据如何在寄存器、ALU和内存之间流动，以及控制信号是如何协调这一切的。我尤其欣赏书中对“指令周期”的分解，它让我清楚地看到了CPU是如何一步步地完成一条指令的执行。整本书读下来，我感觉到自己不仅仅是在学习知识，更是在学习一种解决问题的思维方式，一种如何将复杂的系统进行模块化拆解，并逐一攻克的工程能力。
评分前五章搞软件开发的应该看下. 讲到CPU架构衍进,对VirtualMemory,readonlyPage的支持以迎合OS的需求,pipeling优化,以及cache coherency.
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