計算機組織與結構——性能設計(第七版 影印版) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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美斯長林 著

圖書標籤:

• 計算機組織與結構
• 計算機體係結構
• 性能設計
• 計算機硬件
• 數字邏輯
• 匯編語言
• 處理器
• 存儲係統
• 流水綫
• 緩存

店鋪： 廣影圖書專營店

齣版社： 高等教育齣版社

ISBN：9787040282542

商品編碼：29729440253

包裝：平裝

齣版時間：2009-11-01

基本信息

書名：計算機組織與結構——性能設計(第七版 影印版)

定價：55.00元

作者：(美)斯長林

齣版社：高等教育齣版社

齣版日期：2009-11-01

ISBN：9787040282542

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：大16開

商品重量：1.081kg

編輯推薦

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內容提要

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本書介紹計算機的結構和功能，旨在盡量清晰、完整地介紹現代計算機係統的本質和特性。
盡管計算機領域存在著産品的多樣性以及變革迅速的特點，但一些基本的概念依然適用。這些概念的應用取決於技術的當前發展狀況以及設計者希望實現的價格／性能目標。本書的目的是詳細討論計算機組織與結構的基本原理，並將這些基本原理與目前的設計問題關聯起來。

目錄

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Web Site for the Book
Preface
PART ONE OVERVIEW
　Chapter 1 Introduction
　1.1 Organization and Architecture
　 1.2 Structure and Function
　 1.3 Why Study Computer Organization and Architecture
　Chapter 2 Computer Evolution and Performance
　 2.1 A Brief History of Computers
　 2.2 Designing for Performance
　 2.3 Pentium and PowerPC Evolution
　 2.4 Remended Reading
　 2.5 Key Terms, Review Questions, and Problems
PART TWO THE PUTER SYSTEM
　Chapter 3 A Top-Level View of Computer Function and Interconnection
　 3.1 Computer Components
　 3.2 Computer Function
　 3.3 lnterconnection Structures
　 3.4 Bus Interconnection
　 3.5 PCI
　3.6 Remended Reading
　　3.7 Key Terms, Review Questions, and Problems
　 Appendix 3A Timing Diagrams
　Chapter 4 Cache Memory
　 4.1 Computer Memory System Overview
　 4.2 Cache Memory Principles
　 4.3 Elements of Cache Design
　 4.4 Pentium 4 and PowerPC Cache Organizations
　 4.5 Remended Reading
　 4.6 KeyTerms, Review Questions, and Problems
　 Appendix 4A Performance Characteristics of Two-Level Memories
　Chapter 5 Internal Memory
　 5.1 Semiconductor Main Memory
　 5.2 Error Correction
　 5.3 Advanced DRAM Organization
　 5.4 Remended Reading
　 5.5 Key Terms, Review Questions, and Problems
　Chapter 6 External Memory
　 6.1 Magic Disk
　 6.2 RAID
　 6.3 Optical Memory
　 6.4 Magic Tape
　 6.5 Remended Reading
　6.6 Key Terms, Review Questions, and Problems
　Chapter 7 Input/Output
　 7.1 External Devices
　 7.2 I/O Modules
　 7.3 Programmed I/O
　 7.4 Interrupt-Driven I/O
　 7.5 Direct Memory Access
　 7.6 I/O Channels and Processors
　 7.7 The External Interface: FireWire and InfiniBand
　 7.8 Remended Reading
　 7.9 Key Terms, Review Questions, and Problems
　Chapter 8 Operating System Support
　 8.1 Operating System Overview
　 8.2 Scheduling
　 8.3 Memory Management
　8.4 Pentium II and PowerPC Memory Management
　 8.5 Remended Reading
　 8.6 Key Terms, Review Questions, and Problems
PART THREE THE CENTRAL PROCESSING UNIT
　Chapter 9 Computer Arithmetic
　 9.1 The Arithmetic and Logic Unit
　 9.2 Integer Representation
　9.3 Integer Arithmetic
　 9.4 Floating-Point Representation
　 9.5 Floating-Point Arithmetic
　 9.6 Remended Reading
　 9.7 Key Terms, Review Questions, and Problems
　Chapter 10 Instruction Sets: Characteristics and Functions
　10.1 Machine Instruction Characteristics
　 10.2 Types of Operands
　 10.3 Pentium and PowerPC Data Types
　 10.4 Types of Operations
　 10.5 Pentium and PowerPC Operation Types
　 10.6 Assembly Language
　 10.7 Remended Reading
　 10.8 Key Terms, Review Questions, and Problems
　 Appendix 10A Stacks
　Appendix 10B Little-, Big-, and Bi-Endian
　Chapter 11 Instruction Sets: Addressing Modes and Formats
　Chapter 12 Processor Structure and Function
　Chapter 13 Reduced Instruction Set Computers
　Chapter 14 Instruction-Level Parallelism and Superscalar Processors
　Chapter 15 The IA-64 Architecture
PART FOUR THE CONTROL UNIT
　Chapter 16 Control Unit Operation
　Chapter 17 Microprogrammed Control
PART FIVE PARALLEL ORGANIZATION
　Chapter 18 Parallel Processing
Appendix A Number Systems
Appendix B Digital Logic
Appendix C Projects for Teaching Computer Organization and Architecture
Glossary
References
Index

作者介紹

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文摘

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序言

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深入理解計算的基石：邏輯、電路與高效設計 這本書，就如同一本探究計算機心髒跳動原理的奧秘之書，它並非直接羅列某個特定軟件的應用技巧，也不是聚焦於當下最火的某個編程語言的語法細節。相反，它將帶領我們迴到計算最根本的層麵，去理解信息是如何被編碼、處理和存儲的，以及支撐這一切的物理機製和設計哲學。 想象一下，當你在屏幕上點擊一個按鈕，一個復雜的程序就開始運行。從你手指觸碰到屏幕的那一刻起，直到你看到期望的結果，這背後究竟發生瞭什麼？這本書就是要解答這個“是什麼”和“為什麼”。它會帶你穿越層層抽象，從最基礎的邏輯門電路開始，逐步構建起一個完整的計算機係統。 從比特的舞蹈到邏輯的殿堂 一切計算的起點，都源於最簡單的信號：0和1，也就是比特。這本書會首先從布爾代數齣發，這個看似抽象的數學工具，卻是構建所有數字電路的基石。我們將學習如何用邏輯門（如AND、OR、NOT、XOR）來組閤基本比特，實現各種邏輯運算。這就像是學習最基本的字母和語法，隻有掌握瞭它們，纔能拼寫齣復雜的單詞和句子。 你會瞭解到，如何從簡單的邏輯門開始，逐步構建齣能夠執行算術運算的加法器、減法器，甚至是更復雜的乘法器和除法器。這些單元，雖然看起來隻是電路圖上的方塊，卻是計算機進行所有數學運算的核心部件。理解它們的工作原理，就像是理解一個建築師是如何用磚塊和水泥搭建齣堅固的牆壁和精巧的拱門。 存儲的藝術：記憶的階梯 信息需要被存儲，以便隨時取用。這本書會深入探討各種存儲器的設計與原理。從最基礎的觸發器（Flip-flop），它們是構成記憶單元的最基本構件，到更高級的靜態隨機存取存儲器（SRAM）和動態隨機存取存儲器（DRAM），我們將理解它們是如何存儲數據，以及它們在速度、容量和成本之間的權衡。 我們還會接觸到緩存（Cache）的概念。為什麼計算機需要多層緩存？緩存是如何工作的？它又是如何大大提升程序執行速度的？這些問題都會在這本書中得到解答。理解緩存，就像是理解一個圖書館是如何將最常用的書籍放在最容易取到的地方，從而提高藉閱效率。 指令的執行：處理器的靈魂 CPU，也就是中央處理器，是計算機的大腦。這本書會詳細剖析CPU的內部結構和工作流程。我們將學習指令集架構（ISA）的概念，理解不同類型的指令是如何被設計和執行的。從取指令（Fetch）、譯碼（Decode）、執行（Execute）到寫迴（Write-back），CPU的每個周期都充滿瞭精密的計算和協調。 流水綫（Pipelining）是提升CPU性能的關鍵技術之一。我們將深入瞭解流水綫的工作原理，如何將指令執行過程分解成多個階段，讓多個指令並行執行，從而大幅縮短程序的運行時間。這就像是工廠裏的生産綫，每個工人在自己的崗位上協同工作，大大提高瞭生産效率。 此外，分支預測（Branch Prediction）和亂序執行（Out-of-Order Execution）等高級技術也會被探討。這些技術旨在預測程序的執行路徑，並優化指令的執行順序，以最大限度地減少CPU的等待時間，充分發揮其計算能力。 性能的設計之道：速度與效率的平衡 書名中的“性能設計”四個字，點明瞭這本書的核心關注點。在理解瞭計算機硬件的基本構成和工作原理之後，這本書將進一步探討如何通過巧妙的設計來提升計算機係統的整體性能。 這不僅僅是關於硬件的堆砌，更是關於如何讓硬件協同工作，發揮齣最大的效能。我們會學習到指令級並行（ILP）和存儲器層次結構（Memory Hierarchy）等概念，理解如何通過優化指令的執行方式和管理存儲器的數據流動來提升速度。 同時，這本書也會涉及功耗和散熱等實際問題。在追求高性能的同時，如何兼顧能耗比，以及如何有效地散發CPU産生的熱量，這些都是現代計算機設計中不可忽視的重要環節。 從底層原理看軟件的邊界 雖然這本書主要聚焦於計算機的組織和結構，但它與軟件開發之間有著密不可分的聯係。理解瞭硬件的工作原理，就如同掌握瞭軟件運行的底層環境。這有助於軟件工程師編寫齣更高效、更優化的代碼。 例如，瞭解CPU的緩存機製，可以幫助程序員更閤理地組織數據結構，減少緩存失效的次數，從而提升程序的運行速度。理解內存管理和指令執行的細節，也能幫助開發者避免一些常見的性能瓶頸。 超越模擬器：真實世界的計算 這本書的內容，並非止步於抽象的理論和模擬。它所闡述的原理，是支撐著我們今天所使用的所有計算機，從個人電腦到超級服務器，從智能手機到嵌入式係統。通過學習這本書，你將能夠更深刻地理解那些看似神奇的電子設備，是如何通過精密的工程和邏輯設計來實現如此強大的功能的。 它提供瞭一個看待計算機世界的全新視角，一個從最基本的邏輯門到整個係統的宏觀視角。當你下次使用電腦，或者思考如何解決一個計算問題時，這本書所教授的知識，將幫助你洞察到更深層次的原理，並做齣更明智的設計和優化決策。它是一扇通往計算世界底層邏輯的大門，等待著你去探索和發現。

評分☆☆☆☆☆

這本書對於提升我的工程思維和解決問題的能力起到瞭非常重要的作用。它不僅僅教授我“是什麼”，更重要的是教會我“為什麼”和“如何做”。書中對於性能設計的講解，讓我認識到，在計算機係統中，任何一個環節的效率都會影響整體的性能，而優化也需要從多個維度去考量，例如指令集的設計、存儲器的訪問模式、I/O操作的處理等等。它引導我去思考不同的設計方案是如何權衡性能、功耗、成本等因素的。例如，在講到緩存時，書中會詳細分析不同緩存替換算法的優劣，以及它們對程序運行效率的影響。這種深入的分析讓我開始習慣於從更宏觀的角度去審視問題，而不是僅僅關注某個單一的組件。在實際的開發過程中，我也開始有意識地去思考代碼的執行效率，並嘗試用書中介紹的原理去優化我的程序。

評分☆☆☆☆☆

這本書的閱讀體驗非常順暢，盡管內容涉及的知識點非常廣泛和深入，但我並沒有感到被 overwhelming。作者在寫作時，充分考慮到瞭讀者的接受程度，循序漸進地引導讀者進入計算機組織與結構的世界。每一個新概念的引入，都伴隨著清晰的定義和必要的背景介紹。而且，書中大量的示例和解釋，讓抽象的概念變得具體可感。我特彆喜歡它對一些核心算法的詳細分析，比如排序算法、搜索算法在不同硬件平颱上的性能錶現差異。這讓我意識到，即使是相同的算法，在不同的計算機體係結構下，其效率也可能天差地彆。這種對底層原理的深刻理解，讓我對軟件的性能優化有瞭更深刻的認識，也讓我開始反思自己在日常編程中可能存在的效率問題。

評分☆☆☆☆☆

這本書最吸引我的地方在於其理論與實踐的完美結閤。作者並沒有僅僅羅列枯燥的計算機原理，而是通過大量的實例，將抽象的概念具象化。例如，在講解指令流水綫時，書中會詳細分析一個簡單的程序在不同階段的執行情況，甚至會模擬指令之間的衝突和解決方法。這種“手把手”的教學方式，讓我這個初學者也能相對輕鬆地理解那些看似晦澀難懂的技術細節。對於性能設計的討論，更是讓我茅塞頓開。書中關於延遲、吞吐量、功耗等關鍵指標的分析，以及如何通過硬件設計和軟件優化來平衡這些指標，都為我提供瞭寶貴的思路。我嘗試著將書中的一些性能分析方法應用到我平時接觸的一些計算任務中，發現確實能夠找到性能瓶頸並提齣改進方案。書中的一些圖錶，例如不同指令集架構下的性能對比圖，更是直觀地展示瞭技術發展的趨勢和不同設計選擇帶來的影響。這種能夠指導實踐的理論知識，是我學習這類技術書籍最看重的地方。

評分☆☆☆☆☆

這本書讓我對計算機的“心髒”——CPU有瞭前所未有的認識。我一直以為CPU隻是一個簡單的處理器，但讀完這本書，我纔明白它內部的復雜程度遠超我的想象。從指令解碼、執行單元、寄存器文件，到各種精巧的流水綫技術、分支預測機製，每一個細節都凝聚瞭無數工程師的心血。書中對這些核心組件的講解，讓我得以窺見計算機高效運轉的奧秘。我特彆喜歡書中對指令集架構（ISA）的深入剖析，讓我理解瞭RISC和CISC的不同哲學，以及它們各自的優缺點。這不僅僅是理論知識，更讓我明白，在硬件設計領域，不同設計理念的碰撞和演進，最終塑造瞭我們今天所見的計算機。我甚至開始對未來的CPU發展趨勢産生瞭濃厚的興趣，並思考如何纔能在這一領域做齣自己的貢獻。

評分☆☆☆☆☆

這本書的圖錶和插圖質量非常高，是理解復雜概念的得力助手。作者非常善於利用視覺化的方式來輔助說明，比如用流程圖來展示指令的執行過程，用錶格來對比不同算法的性能，用電路圖來解析邏輯門的功能。這些圖錶不僅清晰直觀，而且信息量豐富，很多時候比大段的文字更能幫助我快速抓住核心要點。我常常會一邊閱讀文字，一邊對照著圖錶來理解，這種圖文並茂的學習方式，大大提升瞭我的學習效率。例如，在講解存儲器層次結構時，書中繪製的從寄存器到硬盤的示意圖，讓我對不同存儲介質的訪問速度和容量有瞭直觀的認識。還有對CPU內部結構的分解圖，更是讓我對CPU的各個功能單元有瞭清晰的認識。這種高質量的視覺輔助，是許多技術書籍所缺乏的。

評分☆☆☆☆☆

這本書的印刷質量和紙張手感都讓我非常滿意，每一頁都散發著淡淡的油墨香，這種紙張的觸感在電子閱讀時代已經很難體驗到瞭。打開書頁，那清晰排版和字跡，即使是影印版，也絲毫沒有影響閱讀的流暢度，反而有一種懷舊的質感，仿佛迴到瞭那個紙質書籍盛行的年代。封麵設計簡潔大方，雖然是影印版，但整體的視覺效果依舊專業且有分量，放在書架上，一眼就能感受到它所蘊含的知識深度。在實際翻閱過程中，我發現書中的圖錶和插圖都得到瞭良好的呈現，即使是一些復雜的邏輯圖和電路圖，也依然清晰可辨，這對於理解計算機的底層結構至關重要。我尤其喜歡它對細節的把握，例如頁眉頁腳的設計，都延續瞭原版的風格，沒有絲毫的敷衍。這種對印刷質量的追求，讓我在閱讀過程中獲得瞭極大的愉悅感，不僅僅是知識的汲取，更是一種對書籍本身物質形態的珍視。長時間的閱讀也不會感到眼睛疲勞，這得益於紙張的柔和反光和文字的清晰度。總而言之，作為一本技術類書籍，它在印刷和裝幀方麵的錶現，已經遠超我的預期，為我的學習之旅增添瞭許多美好的體驗。

評分☆☆☆☆☆

這本書為我打開瞭一扇通往計算機係統底層世界的大門。我之前對計算機的理解，更多地停留在應用層麵，而這本書讓我開始真正瞭解“計算機是如何工作的”。從二進製的邏輯運算，到指令的執行流程，再到內存的管理和I/O設備的交互，每一個環節都讓我覺得新奇且著迷。我尤其被書中對計算機體係結構演進的描述所吸引，瞭解到不同曆史時期的技術創新是如何一步步推動計算機發展到今天的。書中對並行計算、分布式係統的探討，更是讓我看到瞭計算機技術未來的發展方嚮。這不僅僅是一本技術手冊，更像是一部關於計算機科學的宏大敘事，讓我對這個領域産生瞭更深厚的熱愛。

評分☆☆☆☆☆

我特彆喜歡這本書的組織結構和語言風格。它采用瞭一種邏輯清晰、層層遞進的方式來講解計算機的組織與結構。每一章都圍繞一個核心主題展開，並且與前後的章節緊密相連，形成瞭一個完整的知識體係。作者的語言錶達非常精煉且富有條理，雖然是技術書籍，但並沒有使用過多晦澀難懂的專業術語，或者即使使用瞭，也會在第一時間給齣清晰的解釋。我尤其欣賞書中那些“類比”的講解方式，例如用日常生活中的一些場景來比喻CPU的工作原理，這極大地降低瞭學習的門檻，讓原本可能令人望而生畏的計算機底層知識變得易於理解。每當遇到一個新概念，我都會期待作者接下來會如何用通俗易懂的語言來闡釋它，而這本書從未讓我失望。這種“潤物細無聲”的教學方式，讓我感覺像是在和一位經驗豐富的老師在對話，而非機械地閱讀教材。

評分☆☆☆☆☆

這本書的學術嚴謹性給我留下瞭深刻的印象。作者在論述每一個觀點時，都力求做到有理有據，不誇大，不含糊。對各種性能指標的定義和計算方法都非常精確，對不同技術方案的優缺點分析也非常客觀。我尤其欣賞書中對理論的溯源，很多時候會追溯到相關的學術論文或經典著作，這讓我能夠更深入地瞭解相關知識的來龍去脈。這種嚴謹的治學態度，讓我對書中內容的信任度極高，也讓我能夠更加專注於學習和理解。在進行一些技術研究時，我也常常會參考這本書中的定義和分析，它為我提供瞭堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

從內容上看，這本書的理論深度和廣度都令我印象深刻。作者在講解計算機的基本組成原理時，循序漸進，從最基礎的邏輯門電路開始，逐步深入到CPU的內部結構、存儲器的層次化設計、指令集架構的演變，以及並行處理和分布式係統的構建。每一個概念的提齣，都伴隨著嚴謹的數學推導和清晰的邏輯闡述，讓我在理解復雜概念時，能夠有據可循。我特彆欣賞書中對性能設計這一核心主題的深入探討，它不僅僅停留在理論層麵，更結閤瞭大量的實際案例和性能優化技巧，例如緩存一緻性協議的設計、流水綫技術的應用、分支預測的原理等等，這些內容對於我理解如何提升計算機係統的運行效率非常有幫助。書中對不同架構的比較分析，也讓我對AMD、Intel等主流CPU廠商的設計理念有瞭更深的認識。此外，章節末的習題設計也非常有挑戰性，既有鞏固基礎的題目，也有需要深度思考和分析的綜閤性問題，這極大地激發瞭我學習的積極性。我常常會花上很長時間來思考一道習題，並嘗試從不同的角度去解答，這種思考的過程本身就是一種寶貴的學習經曆。