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出版者:Addison Wesley Publishing Company

作者:Eugene J. Rathswohl

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1997-01

价格:USD 26.00

装帧:Paperback

isbn号码:9780805367737

丛书系列:

图书标签:

• WordPerfect 7
• Windows 95
• 文字处理
• 项目实践
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• 指南

《深入理解现代计算机体系结构：从底层硬件到高性能计算》 本书旨在为读者提供一个全面、深入且与时俱进的计算机体系结构知识体系。 面对当今计算需求的爆炸式增长和硬件技术的日新月异，理解计算机如何从物理层面高效地执行指令至关重要。本书将带领读者跨越抽象的软件层面，直抵硅片之上的设计哲学与工程实践。 本书的结构设计遵循从宏观概念到微观实现的逻辑，确保读者能够建立起完整的知识框架。我们不局限于某一特定处理器的架构，而是聚焦于指导现代计算系统设计的通用原则和关键权衡。 第一部分：基础奠基——指令集架构与软件接口 本部分是理解后续所有高级主题的基石。我们将详细剖析指令集架构（ISA）的设计哲学，重点探讨精简指令集计算（RISC）与复杂指令集计算（CISC）的演进及其在当代主流处理器中的体现。 核心内容包括： 1. 指令集设计： 深入探讨操作码（Opcode）、寻址模式、数据类型和条件码的设计选择。我们将分析不同ISA如何平衡指令密度、解码复杂性和执行效率。特别是对RISC-V等现代开源ISA的特性进行细致的剖析，展示其设计如何适应嵌入式到超级计算的广泛需求。 2. 汇编语言与链接： 虽然本书不是一本汇编编程教程，但理解汇编语言是理解CPU如何工作的关键。我们将讲解程序如何被编译、汇编并链接成可执行文件，重点关注函数调用约定（Calling Conventions）、栈帧（Stack Frames）的建立与维护，以及应用程序二进制接口（ABI）在操作系统与应用程序间的桥梁作用。 3. 数据表示与对齐： 详细讨论整数、浮点数（IEEE 754标准及其在不同精度下的实现）、字符编码（如UTF-8的变长特性及其对内存访问的影响）如何在硬件中表示。此外，内存对齐（Memory Alignment）对性能的显著影响将被作为贯穿全书的重要性能优化点进行引入。 第二部分：核心处理单元——CPU的流水线、控制与执行 本部分是本书的技术核心，聚焦于中央处理器（CPU）内部的复杂设计。我们将揭示现代高性能CPU是如何通过并行化技术在单个核心内实现指令级并行（ILP）的。 我们将深入探讨以下主题： 1. 指令级并行与流水线技术： 详细阐述指令流水线的工作原理，包括取指、译码、执行、访存和写回五个阶段。我们将分析流水线的“气泡”——数据冒险（Data Hazards）、控制冒险（Control Hazards）的成因，以及动态调度技术（如记分牌 Scoreboarding 和 Tomasulo 算法）如何克服这些冒险，实现指令的乱序执行（Out-of-Order Execution）。 2. 分支预测： 分支指令是影响流水线效率的头号杀手。本书将用大量篇幅介绍各种分支预测技术，从简单的静态预测到复杂的两级相关预测器（Two-Level Predictors）和神经网络预测器的演进，解释这些技术如何通过预测未来路径来减少分支延迟。 3. 寄存器重命名与指令发射： 深入分析寄存器堆（Register File）的设计，以及如何通过寄存器重命名技术来消除伪共享（False Sharing）和WAW/WAR等数据依赖，从而支持更深层次的乱序执行。我们将剖析指令发射（Instruction Issue）逻辑，探讨其在多发射（Superscalar）处理器中的关键作用。 第三部分：存储系统的金字塔——访存性能的挑战与优化 现代处理器速度的提升早已超越了主存的响应速度，这种速度差异催生了复杂的多级存储系统。本部分将系统地解析存储层次结构，并阐述如何通过硬件和软件协同设计来隐藏内存延迟。 关键章节包括： 1. Cache 层次结构： 全面介绍L1、L2、L3 Cache的工作原理，包括映射策略（直接映射、全相联、组相联）、替换策略（LRU及其变种）和写策略（写直达Write-Through vs. 写回Write-Back）。我们将重点分析Cache一致性协议（如MESI协议）在多核系统中的必要性和复杂性。 2. 虚拟内存与TLB： 阐释虚拟地址到物理地址的转换过程。详细讲解转换后援缓冲器（TLB）的结构和性能影响，以及操作系统如何通过页表（Page Tables）管理内存。我们还将讨论大页（Huge Pages）等技术如何减轻TLB的压力。 3. 主存技术与性能： 概述DRAM技术的发展（如DDR系列），并探讨内存控制器（Memory Controller）的设计如何影响内存带宽和延迟。如何通过内存访问模式优化来最大化缓存命中率和内存带宽利用率是本部分的实践重点。 第四部分：并行计算的浪潮——多核、异构与加速器 随着摩尔定律的演进，指令级并行已接近物理极限，计算领域的焦点已转向大规模并行性。本部分探讨了现代计算系统如何通过多核处理器和专业加速器实现性能飞跃。 我们将覆盖以下前沿领域： 1. 多核处理器设计： 比较对称多处理（SMP）和非对称多处理（NUMA/CC-NUMA）架构的优劣。深入探讨多核系统中的缓存一致性与同步机制，包括硬件事务内存（HTM）的探索。 2. 向量处理与SIMD： 详细解析单指令多数据（SIMD）扩展（如SSE, AVX, NEON）的设计哲学和编程模型。通过具体案例展示如何利用向量指令对数据并行任务（如图像处理、线性代数运算）进行极速加速。 3. 异构计算与加速器： 探讨GPU（图形处理器）作为通用计算单元（GPGPU）的架构特点——大规模流式多处理器（Streaming Multiprocessors）、高度并行化的内存访问模式。此外，还将简要介绍专用集成电路（ASIC）和领域特定架构（DSA）在AI和机器学习领域的重要性，以及CPU与这些加速器之间的互联技术（如PCIe和CXL）。 第五部分：系统层面的集成与未来展望 最后一部分将目光投向体系结构与操作系统、编译器之间的交互，并展望未来的发展方向。 内容涵盖： 1. 体系结构与操作系统交互： 探讨特权级（Rings）、中断和异常处理（Interrupts and Exceptions）如何确保系统的稳定和安全。分析现代操作系统如何调度进程以充分利用乱序执行和多核资源。 2. 编译器优化与硬件： 解释现代编译器（如GCC/LLVM）如何通过数据流分析、循环展开、向量化等技术，将高级语言代码转化为能高效利用目标硬件特性的机器码。 3. 能效与功耗管理： 在数据中心和移动设备中，能效是与性能同等重要的指标。我们将讨论动态电压与频率调节（DVFS）、电源门控（Power Gating）以及低功耗核心设计等关键技术。 本书特色： 本书的讲解方式侧重于设计权衡（Design Trade-offs）。每一个设计决策——无论是选择多少级的缓存、如何设计分支预测器，还是采用何种内存一致性协议——都伴随着性能、面积和功耗之间的复杂取舍。通过大量的实例分析和对现代主流CPU微架构的隐喻式描述，读者将不仅知道“是什么”，更能理解“为什么是这样”，从而具备对任何新型计算系统进行批判性分析的能力。本书适合具有一定计算机科学基础的本科高年级学生、研究生以及希望深入理解底层计算机制的软件工程师和系统架构师阅读。

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我原本希望这本书能提供一些关于如何利用WordPerfect 7的文档管理功能，配合当时新兴的网络共享协议（如SMB）来进行版本控制的实用案例。在没有成熟的版本控制系统普及的年代，如何确保团队成员都在处理最新的文档副本，是一个实际的痛点。书中提到了文件共享的基本概念，但它更侧重于如何设置“只读”或“共享”权限，而非如何在文档层面上实现更精细化的追踪。我期待看到类似“签入/签出”的机制是如何在WordPerfect的框架内被模拟或实现的，或者至少是针对不同时间戳的文件命名策略的推荐。结果，这本书关于“项目管理”的部分，似乎完全停留在个人工作流的层面。它对任何涉及分布式协作的复杂性表现出明显的无力感或刻意回避。这让我意识到，这本书的受众群体更可能是独立工作者或小型办公室的行政人员，他们主要关心的是如何在一台电脑上完成任务，而不是如何协调多个远程贡献者。因此，对于任何一个希望了解早期企业级文档协作实践的读者来说，这本书提供的解决方案显得过于基础和理想化了，缺乏对真实世界中团队协作摩擦点的深入剖析。

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这本书的装帧和排版本身，充满了那个特定时代技术的印记，这倒是很能让人怀旧。厚实的纸张和略显粗糙的插图，让人联想到在那个没有高清屏幕的年代，所有技术资料都必须依赖实体印刷的严谨性。然而，从内容上看，它似乎对WordPerfect 7在处理非拉丁语系文本，或者更广泛地说，多字节字符集支持方面的能力避而不谈。在那个Windows 95开始大力推广国际化支持的时期，文档处理软件如何应对复杂的编码转换和字体渲染，是一个非常关键的技术挑战。我翻遍了所有关于“高级排版”和“字符集设置”的章节，发现它们要么是针对当时主流的西欧语言环境，要么就是将多语言支持简单地归结为安装特定的字体包。这种对全球化技术前沿的忽略，使得这本书的适用范围极其受限，它更像是一本针对特定区域市场编写的内部培训手册，而非一本面向“所有”WordPerfect 7用户的通用指南。因此，任何试图利用该软件进行跨文化或多语言项目的人，都会发现这本书提供的视角是严重偏颇和不完整的。

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作为一名对早期软件界面设计和用户体验演变抱有浓厚兴趣的研究者，我希望这本书能提供一些关于WordPerfect 7如何适应Windows 95操作系统的“过渡性”设计的见解。毕竟，WordPerfect有着深厚的基于文本界面的基因，而Windows 95则代表了图形用户界面的成熟。然而，这本书的评估视角似乎完全站在了WordPerfect的既有用户群一边，它讨论的重点是如何将用户从老版本平滑迁移过来，而不是分析这种迁移带来的认知负荷和界面冲突。我期待看到一些关于菜单栏、工具栏图标设计理念的讨论，比如为什么某些功能被映射到了右键菜单，而另一些则留在了工具栏上，以及这些决策背后的用户行为预测。书中对这些“界面哲学”的探讨几乎是零。它只是简单地展示了“在哪里点击”，而不是“为什么这样设计”。更让我失望的是，对于如何在资源受限的Windows 95机器上优化WordPerfect 7的启动速度或内存占用，这本书也只是泛泛而谈，没有提供任何深入的性能调优秘籍。我寻找的不是如何使用软件，而是软件是如何被思考和构建的，这本书在这方面提供的营养非常贫乏。

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这本书的叙事节奏和深度，简直是为完全不同心智模式的人群量身定制的。我本以为能看到一些关于如何利用WordPerfect 7的强大文档结构功能来构建复杂的法律文书模板的案例研究，毕竟WordPerfect在专业领域一直享有盛誉。书中确实有关于样式表和主文档的详尽说明，但讲解方式过于线性、教科书化，缺乏实际案例中的“陷阱”和“变通”方法。例如，当涉及到多层嵌套的修订和批注管理时，书中只是机械地罗列了菜单选项，却没有深入探讨在多人协作（即便是在局域网内通过文件共享）环境下，如何有效地隔离和合并不同用户的修改意见，这在那个时代绝对是个技术难题。我特别关注了它对于宏语言（WordPerfect Macro Language，WPM）的介绍部分，希望从中窥见一些早期的自动化思维是如何被编码的。结果发现，那部分内容更像是一份API参考手册的摘要，充满了语法结构和寄存器操作的描述，但几乎没有提供任何可以立即投入实践的、能解决实际工作流瓶颈的“魔术代码”。对于追求效率和自动化解决方案的用户来说，这种对基础结构的过度强调，反而稀释了实际应用价值。整本书的风格是那种“事无巨细、面面俱到”的详尽，但这详尽的堆砌，却让我感觉错过了真正能提升生产力的核心洞察。

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这本书，坦率地说，对我目前的软件需求来说，简直是如坐针毡。我原本是抱着极大的期待翻开这本针对Windows 95平台的WordPerfect 7项目指南的，毕竟那个年代的文档处理逻辑和现在的云端协作思维有着天壤之别，我希望能从中挖掘出一些失传已久的排版技巧，或是了解一下当年那些复杂的宏命令是如何构建起来的。然而，读完前三章，我发现自己完全迷失在了那些过时的操作界面描述中。这本书似乎完全预设了读者是一位沉浸在那个特定时代环境下的资深用户，它详细地指导了如何设置打印机驱动程序以适应全新的PostScript级别，以及如何通过控制面板进行细致入微的字体映射调整——这些步骤对于一个习惯了“即插即用”和云同步的现代用户来说，无异于阅读一份古老的炼金术士手稿。更令人沮丧的是，书中对“项目”的定义似乎停留在了制作精美的信函和复杂的目录结构上，完全没有触及到任何关于数据集成、跨平台兼容性（哪怕是局限于当时主流的DOS/Windows切换）的讨论。我尝试寻找一些关于如何利用WordPerfect 7的OLE功能嵌入早期版本的Excel表格的章节，希望能看到一些关于数据动态链接的早期实践，但这本书的重点似乎完全放在了如何让文档在实体纸张上看起来完美无瑕，而非如何在数字生态中流通。这种专注度，虽然在当时或许是主流，但对于试图从历史角度理解软件演进的我来说，提供的信息价值极其有限，读起来更像是在翻阅一份博物馆的展品说明书，而非一本实用的技术手册。

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