計算機組成與設計(原書第5版) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[美] 戴維A.帕特森(DavidA.Patters 著

圖書標籤:

• 計算機組成原理
• 計算機設計
• 數字邏輯
• 匯編語言
• 計算機體係結構
• 硬件
• 計算機科學
• 教育
• 教材
• 計算機

店鋪： 文軒網旗艦店

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111504825

商品編碼：1649828945

齣版時間：2015-07-01

作  者:(美)戴維 A.帕特森(David A.Patterson),(美)約翰 L.亨尼斯(John L.Hennessy) 著;王黨輝 等 譯 著作 定  價:99 齣 版 社:機械工業齣版社 齣版日期:2015年07月01日 頁  數:536 裝  幀:平裝 ISBN:9787111504825 ●齣版者的話
●本書贊譽
●譯者序
●前言
●作者簡介
●第1章計算機概要與技術
●1.1引言
●1.1.1計算應用的分類及其特性
●1.1.2歡迎來到後PC時代
●1.1.3你能從本書學到什麼
●1.2計算機係統結構中的8個偉大思想
●1.2.1麵嚮摩爾定律的設計
●1.2.2使用抽象簡化設計
●1.2.3加速大概率事件
●1.2.4通過並行提高性能
●1.2.5通過流水綫提高性能
●1.2.6通過預測提高性能
●1.2.7存儲器層次
●1.2.8通過冗餘提高可靠性
●1.3程序概念入門
●部分目錄

內容簡介

本書是計算機組成的經典教材，著眼於當前計算機設計中很基本的概念，詳細展示軟硬件件的關係，介紹當代計算機係統發展的主流技術和近期新成就。本書以MIPS處理器為例介紹計算機硬件技術、匯編語言、計算機算術、流水綫以及存儲器層次結構等基本技術。書中強調從串行處理到並行處理的近期新革新，每章中都包含並行硬件和軟件的主題，以軟硬件協同設計發揮多核性能為很終目標。另外，本版與時俱進地使用瞭如ARMCortexA8和IntelCorei7等現代設計來說明計算機設計的基本原理。
本書適閤作為高等院校計算機專業教材，對廣大技術人員也有很高的參考價值。
(美)戴維 A.帕特森(David A.Patterson),(美)約翰 L.亨尼斯(John L.Hennessy) 著;王黨輝 等 譯 著作 David A.Patterson自從1977年在加州大學伯利分校任職開始一直講授計算機體係結構課程，他現在是計算機科學係的執行。他的教學工作獲得瞭加州大學很好教學奬,ACM Karlstrom奬、IEEE的Mulligan教育奬章和本科生教學奬。因為對RISC的貢獻，Patterson獲得瞭IEEE技術進步奬和ACM Eckert-Mauchly奬，另外因為對RAID的貢獻，他與彆人分享瞭IEEE Johnson信息存儲奬。他和John Hennessy分享瞭IEEE John von Neumann奬章與C&n;等 前  言Computer Organization and Design:The Hardware/Software Interface我們能體驗的*美好的事物是神秘，它是所有真正的藝術和科學的源泉。
    ——阿爾伯特·愛因斯坦，《我的信仰》，1930關於本書在學習計算機科學與工程時，除瞭掌握計算的基本原理外，還應該瞭解該領域的*新進展。各種計算領域中的讀者應有機會學習計算機係統的組成理論，因為這是決定計算機係統的功能、性能甚至成功與否的關鍵。
    現代計算機技術需要各種計算方麵的專傢，他們應對硬件和軟件都有深入的理解。硬件和軟件在多個層次上的相互關係成為理解計算基本原理的框架。無論你的主要興趣是硬件還是軟件，是計算機等

《數字世界：邏輯、運算與架構的探索》 本書並非關於計算機的組成和設計，而是帶你踏上一場深入理解數字世界運作原理的迷人旅程。我們將從最基礎的邏輯門開始，逐步揭示它們如何組閤成復雜的電路，進而構建起我們賴以生存的數字設備。本書的目標是讓你對“信息”的本質以及它是如何在電子世界中被處理、存儲和傳輸有一個全新的認識，擺脫對“黑色盒子”的依賴，理解其內在的邏輯脈絡。 第一部分：信息的基石——邏輯的殿堂 我們的探索始於信息最原始的錶達方式：二進製。數字世界的一切，從文字、圖片到聲音、視頻，最終都可以分解為0和1的組閤。我們將深入探討布爾代數，這門數學的分支為我們理解和操作二進製信息提供瞭強大的理論框架。你會學習到基本邏輯門——AND, OR, NOT, XOR等——它們是構成所有數字電路的基本單元。我們會通過生動的圖示和實例，展示這些邏輯門如何協同工作，實現基本的邏輯判斷和運算。 不僅僅是理論，我們還將動手實踐。通過模擬電路設計工具，你將有機會親手搭建簡單的邏輯電路，觀察它們如何響應輸入信號，輸齣期望的結果。從一個簡單的開關到更復雜的判斷電路，你將親身體驗邏輯運算的力量。我們將探討如何將多個邏輯門組閤起來，實現更高級的功能，例如比較器（判斷兩個數的大小）、多路選擇器（根據控製信號選擇輸入信號）和譯碼器（將編碼信息轉換為具體指令）。理解這些基本組件的構建原理，是理解後續更復雜數字係統的前提。 本書會詳細介紹組閤邏輯電路的設計方法。組閤邏輯電路的輸齣僅取決於當前的輸入，沒有“記憶”功能。你將學習到如何從需求齣發，通過真值錶、卡諾圖等工具，係統地設計齣滿足要求的組閤邏輯電路，並理解優化電路以減少門數和延遲的重要性。例如，我們將以一個簡單的交通信號燈控製器為例，逐步演示如何設計其邏輯電路，理解信號燈狀態切換的邏輯關係。 第二部分：時間的藝術——時序與存儲的奧秘 信息不僅僅需要被處理，還需要被存儲和在特定時間點進行操作。這就引入瞭我們數字世界中的另一個核心概念：時序。我們將在這一部分深入探討時序邏輯電路。與組閤邏輯不同，時序邏輯電路的輸齣不僅取決於當前輸入，還取決於之前的狀態，即它們擁有“記憶”功能。 本書將詳細介紹觸發器（Flip-Flop），這是構成時序邏輯電路的基本存儲單元。你將瞭解到不同類型的觸發器（如SR觸發器、D觸發器、JK觸發器、T觸發器）的工作原理，以及它們如何利用時鍾信號（Clock Signal）來實現狀態的同步更新。時鍾信號如同數字電路的心跳，協調著電路中各個部分的運作。 基於觸發器，我們將進一步構建更復雜的時序邏輯單元，如寄存器（Register）和計數器（Counter）。寄存器用於短期存儲一組二進製數據，而計數器則可以按照預設的規則進行計數。你將學習到如何設計各種類型的計數器，例如同步計數器和異步計數器，以及它們在數字係統中扮演的重要角色，例如在測量時間、生成序列信號等方麵。 我們還將探討有限狀態機（Finite State Machine, FSM），這是一種強大的模型，用於描述和設計具有有限數量狀態的係統。FSM在軟件和硬件設計中都扮演著至關重要的角色，從簡單的狀態控製到復雜的協議實現，無處不在。你將學習如何使用狀態轉移圖和狀態錶來描述FSM，並理解如何將其轉化為實際的時序邏輯電路。例如，我們將以一個簡單的自動售貨機模型為例，演示如何設計其狀態機，理解商品選擇、支付和找零的邏輯流程。 第三部分：協同的力量——處理器與內存的宏觀視角 在掌握瞭邏輯和時序的基本原理後，我們將把目光投嚮更宏大的數字係統。本部分將為你揭示信息如何在更高級彆的組件中被處理和管理，讓你對現代計算設備的核心運作機製有一個直觀的理解。 我們將探討中央處理器（CPU）的基本功能和架構，但並非深入到指令集架構的細節。我們會理解CPU的核心任務：指令的獲取、解碼、執行以及結果的寫迴。你將瞭解到CPU內部的幾個關鍵組件，如算術邏輯單元（ALU）、控製單元（Control Unit）和寄存器組。我們會以一個簡化的模型來展示ALU如何執行加、減、邏輯運算等，以及控製單元如何協調整個CPU的工作流程。 內存（Memory）是數字係統中不可或缺的一部分，它負責存儲指令和數據。我們將介紹不同類型的內存，如隨機存取存儲器（RAM）和隻讀存儲器（ROM），並解釋它們在係統中的作用。你將瞭解到內存的基本組織方式，例如按地址訪問數據，以及CPU如何與內存進行交互，讀取和寫入信息。 我們還將觸及總綫（Bus）的概念，它是CPU、內存和其他I/O設備之間進行數據和控製信號傳輸的通信通道。你將理解不同類型的總綫，如數據總綫、地址總綫和控製總綫，以及它們如何協同工作，實現係統組件之間的高效通信。 最後，我們將探討輸入/輸齣（I/O）設備如何連接到數字係統，以及數據是如何在這些設備和核心處理器之間流動的。這包括對鍵盤、顯示器、存儲設備等常見I/O設備的簡單介紹，以及它們與主係統的接口原理。 本書的獨特之處 本書最大的特點在於其強調“如何思考”而非“記住多少”。我們不追求讓你記住繁多的專業術語或晦澀的公式，而是希望通過循序漸進的講解和大量的實例，培養你分析和解決數字邏輯問題的能力。你將學會如何將一個復雜的問題分解成更小的、可管理的部分，並運用邏輯和時序的原理去構建解決方案。 本書也注重理論與實踐的結閤。在關鍵章節，我們將引導你使用簡單的在綫模擬工具或開源軟件，親手搭建和測試你所學的邏輯電路。這種動手實踐的經驗將極大地加深你對抽象概念的理解，讓你親身感受到數字世界的魅力。 學習目標 完成本書的學習後，你將能夠： 理解二進製信息和布爾代數的 fundamental 原理。 設計和分析基本的組閤邏輯電路。 掌握觸發器和時鍾信號的工作原理。 構建和理解簡單的時序邏輯電路，如寄存器和計數器。 理解有限狀態機的概念及其應用。 對中央處理器、內存和I/O設備的基本功能和交互方式有一個宏觀認識。 培養用邏輯思維解決數字係統問題的能力。 無論你是對數字技術充滿好奇的初學者，還是希望加深對計算機底層原理理解的學生，抑或是尋求係統性知識梳理的從業者，本書都將是你探索數字世界、掌握信息處理本質的理想指南。讓我們一起，揭開數字世界的神秘麵紗，感受邏輯運算的精妙與無窮魅力。

評分☆☆☆☆☆

我個人對計算機體係結構一直抱有濃厚的興趣，尤其是在經曆瞭大學期間一些零散的學習後，總感覺缺乏一個係統性的框架來整閤這些知識點。這本書就像一個集大成者，它以一種非常宏觀的視角，將計算機的各個組成部分有機地聯係起來，展示瞭它們是如何協同工作的。我印象最深刻的是關於CPU設計的部分，從指令的解碼、執行到控製單元的設計，都講解得非常細緻。書中通過剖析不同層次的抽象，比如從邏輯電路到微體係結構，再到指令集架構，讓我對“計算機”這個概念有瞭更立體的認識。它不僅僅是告訴你“是什麼”，更重要的是告訴你“為什麼是這樣”。例如，在解釋現代處理器中各種優化技術時，作者會追溯到根本的性能瓶頸，然後說明這些技術是如何解決這些問題的，這種“追根溯源”式的講解方式，對我來說非常有啓發。我對書中的性能分析部分也特彆感興趣，學習瞭如何通過各種指標來衡量和評估計算機係統的性能，以及如何通過硬件設計來提升性能。讀這本書的過程，更像是在進行一次深度探索，每一次閱讀都能發現新的亮點，每一次思考都能獲得新的理解。它讓我明白，一個高性能的計算機係統，是無數精巧的設計和權衡的結果。

評分☆☆☆☆☆

老實說，這本書給我的感覺就像是在“解謎”。我一直以為計算機就是“一堆硬件和軟件的組閤”，但讀完這本書，我纔真正理解瞭“計算機”這個詞背後所蘊含的深刻含義。作者從最基礎的邏輯門開始，一步一步地構建齣復雜的處理器，再到內存、I/O設備，最後整閤成一個完整的係統。我特彆喜歡書中關於指令集設計和微體係結構的部分，它讓我明白瞭為什麼不同的處理器會有不同的指令集，以及這些指令集是如何影響處理器性能的。書中對流水綫技術和亂序執行的講解，讓我看到瞭現代處理器是如何通過各種“技巧”來榨取每一絲性能的。剛開始讀的時候，確實覺得有些概念很抽象，但作者非常有耐心地用各種圖例和比喻來解釋，每次遇到難點，我都會迴頭重新閱讀前麵相關的章節，然後再嘗試去理解，往往就會有新的領悟。這本書不僅僅是關於“計算機的原理”，更是一種“思維方式”的訓練。它教會瞭我如何從不同的抽象層麵去理解一個復雜的係統，如何分析問題，以及如何尋找最優的解決方案。雖然閱讀過程需要投入大量的時間和精力，但最終獲得的知識和能力提升，絕對是值得的。

評分☆☆☆☆☆

這本書我斷斷續續也讀瞭好幾個月瞭，感覺收獲真的非常大。當初選擇它，主要是被“原書第5版”這個標簽吸引，覺得應該是一本經典、權威的著作，能幫助我係統地理解計算機的底層原理。事實證明我的選擇是正確的。這本書的優點在於它並沒有流於錶麵的介紹，而是深入到每一個細節，從最基礎的邏輯門電路講起，循序漸進地構建起整個計算機係統的框架。我特彆喜歡它在解釋指令集架構（ISA）的部分，用MIPS指令集作為例子，清晰地展示瞭指令的格式、尋址方式以及指令的執行過程。通過學習MIPS，我不僅理解瞭匯編語言是如何工作的，更體會到瞭指令集設計對處理器性能和效率的影響。書中對流水綫技術、緩存機製的講解也十分透徹，配以大量的圖示和生動的比喻，即使是比較抽象的概念，也能變得容易理解。我反復閱讀瞭關於緩存一緻性協議的部分，確實是難點，但作者通過層層遞進的講解，結閤具體的例子，讓我逐漸茅塞頓開。這本書不僅有理論，更有實踐，書中提供的模擬器和練習題，讓我能夠親自動手去驗證所學的知識，加深瞭理解。雖然有時會覺得有些內容比較燒腦，需要花費大量的時間去消化，但一旦掌握瞭，就會有豁然開朗的感覺，仿佛打開瞭一扇通往計算機世界更深處的大門。

評分☆☆☆☆☆

這是一本讓我耳目一新的書。過去我對計算機硬件的瞭解，僅限於一些基本概念，比如CPU、內存、硬盤這些名詞。但這本書徹底顛覆瞭我的認知。它從最底層的邏輯電路講起，展示瞭如何通過這些基礎元件構建齣更復雜的邏輯單元，進而組裝成一個功能強大的處理器。我尤其欣賞書中對指令集架構（ISA）的講解，它讓我明白瞭CPU是如何理解和執行指令的，以及不同ISA的設計理念是如何影響計算機係統的整體性能的。書中的流水綫技術和緩存機製的講解非常精彩，作者用清晰的圖示和通俗的語言，將這些復雜的概念變得易於理解。我記得當時花瞭不少時間去理解緩存一緻性協議，那是一個很有挑戰性的部分，但經過反復琢磨，我終於明白瞭其中的奧妙。這本書的優點在於它的邏輯嚴謹，循序漸進，能夠讓讀者逐步深入地理解計算機的內部工作原理。它不僅適閤初學者，對於有一定基礎的讀者來說，也能從中獲得更深刻的理解和啓發。讀完這本書，我感覺自己對計算機的理解達到瞭一個新的高度。

評分☆☆☆☆☆

坦白講，這本書對我來說是一次“重塑認知”的體驗。我一直覺得計算機是一個黑盒子，雖然每天都在用，但對其內部運作機製卻知之甚少。這本書就像一把鑰匙，為我打開瞭通往計算機世界深層奧秘的大門。作者以一種非常係統的方式，從最基本的邏輯門電路開始，逐步構建起復雜的計算機係統。我特彆喜歡書中對指令集架構、微體係結構以及性能優化的講解。它讓我明白瞭，一個高性能的處理器是如何通過精巧的設計來實現指令的快速執行，以及緩存和流水綫等技術是如何提高整體效率的。在閱讀過程中，我遇到瞭不少挑戰，特彆是涉及到一些底層的硬件原理時，需要反復咀嚼、思考。但正是這種挑戰，讓我對計算機的理解更加深刻。書中提供的詳細圖解和清晰的邏輯，使得即使是比較復雜的概念，也能被逐步理解。這本書不僅僅是知識的傳授，更是一種思維訓練，它教會瞭我如何分解復雜問題，如何分析不同設計選擇的優缺點，以及如何從宏觀到微觀地審視一個係統。我感覺自己對計算機的理解，從“知其然而不知其所以然”的層麵，提升到瞭“知其然，更知其所以然”的境界。

評分☆☆☆☆☆

印刷質量一般，但書是值得學習的經典教科書

評分☆☆☆☆☆

不錯，快遞給力，書本完好

評分☆☆☆☆☆

這本書不錯，值得一看。

評分☆☆☆☆☆

好書，考研復習必備

評分☆☆☆☆☆

活動買的便宜，紙張好。

評分☆☆☆☆☆

很好很專業！

評分☆☆☆☆☆

經典書籍得反復琢磨。

評分☆☆☆☆☆

好

評分☆☆☆☆☆

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