4729022|正版计算机组成与设计：硬件/软件接口(原书第5版)
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9787111504825
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作者:
戴维A.帕特森 约翰L.亨尼斯
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出版社:
机械工业出版社
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ISBN:
9787111504825
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ISBN:
9787111504825
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出版时间:
2010-01
上书时间2023-04-25
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商品描述：
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书 名: 【正版】计算机组成与设计：硬件/软件接口(原书第5版)|4729022 图书定价: 99元 作 者: （美）戴维A.帕特森（David A.Patterson）;约翰L.亨尼斯（John L.Hennessy） 出 版 社: 机械工业出版社 出版日期: 2015/7/1 0:00:00 ISBN 号: 9787111504825 开 本:16开 页 数:536 版 次:5-1 \
David A.Patterson
自从1977年在加州大学伯克利分校任职开始一直讲授计算机体系结构课程，他现在是计算机科学系的执行主席。他的教学工作获得了加州大学优秀教学奖、ACM Karlstrom奖、IEEE的Mulligan教育奖章和本科生教学奖。因为对RISC的贡献，Patterson获得了IEEE技术进步奖和ACM Eckert-Mauchly奖，另外因为对RAID的贡献，他与别人分享了IEEE Johnson信息存储奖。他和John Hennessy分享了IEEE John von Neumann奖章与C & C奖励。Patterson是美国艺术与科学院、计算机历史博物馆、ACM和IEEE院士，并且入选国家工程院、国家科学院和硅谷工程名人堂。他曾任美国总统信息咨询委员会成员、伯克利EECS系CS分会主席、计算研究学会主席和ACM主席。这个纪录使他获得了ACM和CRA的杰出服务奖。
在伯克利，Patterson领导了RISC I的设计与实现，这是第一款精简指令系统计算机，并且是商用SPARC体系结构的基础。他是廉价磁盘冗余阵列（RAID）项目的负责人，RAID技术引导许多公司开发出了高可靠存储系统。他也参加了工作站网络（NOW）项目，该项目先引导互联网公司使用集群技术，再引导了后来的云计算。这些项目获得了三个ACM最佳论文奖。他当前的研究包括算法-机器-人、面向可证明优化实现的高可靠高效算法与专家系统。AMP实验室正在开发可扩展的机器学习算法、仓储式计算机编程模型以及密集资源工具，以从云中的大数据获得有价值的信息。ASPIRE实验室使用深度的硬件和软件协同技术在移动和货架计算系统中获得最高性能和能效。
John L.Hennessy
斯坦福大学的第十任校长，他从1977年开始任职于斯坦福大学电子工程与计算机科学系。Hennessy是ACM和IEEE会士、国家工程院成员、国家科学院成员、美国艺术与科学院院士。他获得了许多奖项，其中包括：因为对RISC的贡献获得的2001年ACM Eckert-Mauchly奖，2001年Seymour Cray计算机工程奖，与Patterson分享了2000年John von Neumann奖。他还获得了七个荣誉博士学位。
1981年，他在斯坦福大学与几个研究生开始了MIPS项目。在1984年完成了该项目后，他离开大学，与他人共同创建了MIPS计算机系统（现在的MIPS技术公司），该公司开发了第一款商用RISC微处理器。2006年，MIPS微处理器销售了20亿片，应用范围从视频游戏和掌上计算机到激光打印机和网络交换机。后来，Hennessy领导了DASH（共享存储器的主导体系结构）项目，该项目建立了第一个可扩展cache一致性多处理器的原形系统，其许多关键思想已经应用在先进的多处理器中。除了技术活动与大学工作外，他还是多家创业公司的早期顾问和投资者。\
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本书是计算机组成的经典教材，着眼于当前计算机设计中最基本的概念，详细展示软硬件件的关系，介绍当代计算机系统发展的主流技术和最新成就。
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本书以MIPS处理器为例介绍计算机硬件技术、汇编语言、计算机算术、流水线以及存储器层次结构等基本技术。书中强调从串行处理到并行处理的最新革新，每章中都包含并行硬件和软件的主题，以软硬件协同设计发挥多核性能为最终目标。另外，本版与时俱进地使用了如ARMCortexA8和IntelCorei7等现代设计来说明计算机设计的基本原理。
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本书适合作为高等院校计算机专业教材，对广大技术人员也有很高的参考价值。\
出版者的话
本书赞誉
译者序
前言
作者简介
第1章计算机概要与技术1
1.1引言1
1.1.1计算应用的分类及其特性2
1.1.2欢迎来到后PC时代3
1.1.3你能从本书学到什么4
1.2计算机系统结构中的8个伟大思想6
1.2.1面向摩尔定律的设计6
1.2.2使用抽象简化设计6
1.2.3加速大概率事件6
1.2.4通过并行提高性能7
1.2.5通过流水线提高性能7
1.2.6通过预测提高性能7
1.2.7存储器层次7
1.2.8通过冗余提高可靠性7
1.3程序概念入门7
1.4硬件概念入门10
1.4.1显示器11
1.4.2触摸屏12
1.4.3打开机箱12
1.4.4数据安全15
1.4.5与其他计算机通信16
1.5处理器和存储器制造技术17
1.6性能20
1.6.1性能的定义20
1.6.2性能的度量22
1.6.3CPU性能及其因素23
1.6.4指令的性能24
1.6.5经典的CPU性能公式25
1.7功耗墙27
1.8沧海巨变：从单处理器向多处理器转变29
1.9实例：Intel Core i7基准31
1.9.1SPEC CPU基准测试程序31
1.9.2SPEC功耗基准测试程序32
1.10谬误与陷阱33
1.11本章小结35
1.12历史观点和拓展阅读36
1.13练习题36
第2章指令：计算机的语言40
2.1引言40
2.2计算机硬件的操作43
2.3计算机硬件的操作数44
2.3.1存储器操作数45
2.3.2常数或立即数操作数47
2.4有符号数和无符号数48
2.5计算机中指令的表示53
2.6逻辑操作58
2.7决策指令60
2.7.1循环61
2.7.2case/switch语句63
2.8计算机硬件对过程的支持64
2.8.1使用更多的寄存器66
2.8.2嵌套过程67
2.8.3在栈中为新数据分配空间69
2.8.4在堆中为新数据分配空间70
2.9人机交互72
2.10MIPS中32位立即数和寻址75
2.10.132位立即数75
2.10.2分支和跳转中的寻址76
2.10.3MIPS寻址模式总结78
2.10.4机器语言解码79
2.11并行与指令：同步81
2.12翻译并执行程序83
2.12.1编译器83
2.12.2汇编器84
2.12.3***7器85
2.12.4加载器87
2.12.5动态***7库87
2.12.6启动一个Java程序89
2.13以一个C排序程序作为完整的例子90
2.13.1swap过程90
2.13.2sort过程91
2.14数组与指针96
2.14.1用数组实现clear96
2.14.2用指针实现clear97
2.14.3比较两个版本的clear97
2.15高级内容：编译C语言和解释Java语言98
2.16实例：ARMv7(32位)指令集98
2.16.1寻址模式99
2.16.2比较和条件分支100
2.16.3ARM的特色100
2.17实例：x86指令集102
2.17.1Intel x86的改进102
2.17.2x86寄存器和数据寻址模式103
2.17.3x86整数操作105
2.17.4x86指令编码107
2.17.5x86总结108
2.18实例：ARMv8（64位）指令集108
2.19谬误与陷阱109
2.20本章小结110
2.21历史观点和拓展阅读111
2.22练习题112
第3章计算机的算术运算117
3.1引言117
3.2加法和减法117
3.3乘法121
3.3.1顺序的乘法算法和硬件121
3.3.2有符号乘法124
3.3.3更快速的乘法124
3.3.4MIPS中的乘法124
3.3.5小结125
3.4除法125
3.4.1除法算法及其硬件结构125
3.4.2有符号除法128
3.4.3更快速的除法128
3.4.4MIPS中的除法129
3.4.5小结129
3.5浮点运算130
3.5.1浮点表示131
3.5.2浮点加法135
3.5.3浮点乘法138
3.5.4MIPS中的浮点指令139
3.5.5算术精确性145
3.5.6小结146
3.6并行性和计算机算术：子字并行148
3.7实例：x86中流处理SIMD扩展和高级向量扩展149
3.8加速：子字并行和矩阵乘法150
3.9谬误与陷阱153
3.10本章小结155
3.11历史观点和拓展阅读158
3.12练习题159
第4章处理器162
4.1引言162
4.2逻辑设计的一般方法165
4.3建立数据通路167
4.4一个简单的实现机制173
4.4.1ALU控制173
4.4.2主控制单元的设计175
4.4.3为什么不使用单周期实现方式181
4.5流水线概述182
4.5.1面向流水线的指令集设计186
4.5.2流水线冒险186
4.5.3对流水线概述的小结191
4.6流水线数据通路及其控制192
4.6.1图形化表示的流水线200
4.6.2流水线控制203
4.7数据冒险：旁路与阻塞206
4.8控制冒险214
4.8.1假定分支不发生215
4.8.2缩短分支的延迟215
4.8.3动态分支预测216
4.8.4流水线小结220
4.9异常221
4.9.1MIPS体系结构中的异常处理221
4.9.2在流水线实现中的异常222
4.10指令级并行226
4.10.1推测的概念227
4.10.2静态多发射处理器227
4.10.3动态多发射处理器231
4.10.4能耗效率与高级流水线233
4.11实例：ARM Cortex-A8和Intel Core i7流水线234
4.11.1ARM Cortex-A8235
4.11.2Intel Core i7 920236
4.11.3Intel Core i7 920的性能238
4.12运行更快：指令级并行和矩阵乘法240
4.13高级主题：通过硬件设计语言描述和建模流水线来介绍数字设计以及更多流水线示例242
4.14谬误与陷阱242
4.15本章小结243
4.16历史观点和拓展阅读243
4.17练习题243
第5章大容量和高速度：开发存储器层次结构252
5.1引言252
5.2存储器技术255
5.2.1SRAM技术256
5.2.2DRAM技术256
5.2.3闪存258
5.2.4磁盘存储器258
5.3cache的基本原理259
5.3.1cache访问261
5.3.2cache缺失处理265
5.3.3写操作处理266
5.3.4一个cache的例子:内置FastMATH处理器267
5.3.5小结269
5.4cache性能的评估和改进270
5.4.1通过更灵活地放置块来减少cache缺失272
5.4.2在cache中查找一个块275
5.4.3替换块的选择276
5.4.4使用多级cache结构减少缺失代价277
5.4.5通过分块进行软件优化280
5.4.6小结283
5.5可信存储器层次283
5.5.1失效的定义283
5.5.2纠正一位错、检测两位错的汉明编码（SEC/DED）284
5.6虚拟机287
5.6.1虚拟机监视器的必备条件289
5.6.2指令集系统结构（缺乏）对虚拟机的支持289
5.6.3保护和指令集系统结构289
5.7虚拟存储器290
5.7.1页的存放和查找293
5.7.2缺页故障294
5.7.3关于写297
5.7.4加快地址转换：TLB297
5.7.5集成虚拟存储器、TLB和cache 300
5.7.6虚拟存储器中的保护302
5.7.7处理TLB缺失和缺页303
5.7.8小结307
5.8存储器层次结构的一般框架309
5.8.1问题1：一个块可以被放在何处309
5.8.2问题2：如何找到一个块310
5.8.3问题3：当cache缺失时替换哪一块311
5.8.4问题4：写操作如何处理311
5.8.53C：一种理解存储器层次结构行为的直观模型312
5.9使用有限状态机来控制简单的cache314
5.9.1一个简单的cache314
5.9.2有限状态机315
5.9.3一个简单的cache控制器的有限状态机316
5.10并行与存储器层次结构：cache一致性317
5.10.1实现一致性的基本方案318
5.10.2监听协议319
5.11并行与存储器层次结构：冗余廉价磁盘阵列320
5.12高级内容：实现cache控制器320
5.13实例：ARM Cortex-A8和Intel Core i7的存储器层次结构320
5.14运行更快:cache分块和矩阵乘法324
5.15谬误和陷阱326
5.16本章小结329
5.17历史观点和拓展阅读329
5.18练习题329
第6章从客户端到云的并行处理器340
6.1引言340
6.2创建并行处理程序的难点342
6.3SISD、MIMD、SIMD、SPMD和向量机345
6.3.1在x86中的SIMD：多媒体扩展346
6.3.2向量机346
6.3.3向量与标量的对比347
6.3.4向量与多媒体扩展的对比348
6.4硬件多线程350
6.5多核和其他共享内存多处理器352
6.6图形处理单元简介355
6.6.1NVIDIA GPU体系结构简介356
6.6.2NVIDIA GPU存储结构357
6.6.3GPU展望358
6.7集群、仓储级计算机和其他消息传递多处理器360
6.8多处理器网络拓扑简介363
6.9与外界通信：集群网络366
6.10多处理器测试集程序和性能模型366
6.10.1性能模型368
6.10.2Roofline模型369
6.10.3两代Opteron的比较370
6.11实例：评测Intel Core i7 960和NVIDIA Tesla GPU的Roofline模型373
6.12运行更快：多处理器和矩阵乘法376
6.13谬误与陷阱378
6.14本章小结379
6.15历史观点和拓展阅读381
6.16练习题382
附录A汇编器、***7器和SPIM仿真器389
附录B逻辑设计基础437
索引494
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