計(jì)算機(jī)組成與體系結(jié)構(gòu)：性能設(shè)計(jì)（原書第8版）

前言

前言目標(biāo)這是一本關(guān)于計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)和功能方面的書，力求清晰完整地給出當(dāng)今計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性質(zhì)和特征。這項(xiàng)任務(wù)極具挑戰(zhàn)性，主要有如下幾個原因：首先，有非常多的產(chǎn)品類型都冠以“計(jì)算機(jī)”的名字，從只值幾美元的單片機(jī)到價值幾千萬美元的超級計(jì)算機(jī)。這種多樣性不僅體現(xiàn)在價格上，也體現(xiàn)在規(guī)模、性能和應(yīng)用上。其次，計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速變化步伐從未停止過，這一直以來就是它的特征。這些變化涉及計(jì)算機(jī)技術(shù)的所有方面，從用于構(gòu)造計(jì)算機(jī)部件底層的集成電路技術(shù)，到組合這些部件的并行組織概念。盡管計(jì)算機(jī)領(lǐng)域存在著種類的多樣性和變化的迅速性，但某些基本概念始終不變。當(dāng)然，這些概念的應(yīng)用取決于當(dāng)前的技術(shù)狀況和設(shè)計(jì)者的性能/價格目標(biāo)。本書的目的在于深入討論計(jì)算機(jī)組成與體系結(jié)構(gòu)的基本原理和概念，并將它們運(yùn)用到當(dāng)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的問題上。副標(biāo)題（性能設(shè)計(jì)）指出了本書的主題和采用的方法。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的高性能設(shè)計(jì)歷來都是最重要的，但這一要求從來沒有像現(xiàn)在這樣強(qiáng)烈和難以滿足。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的所有基本性能特征，包括處理器速度、存儲器速度、存儲器容量和互連的數(shù)據(jù)速率，都在迅速提高，而且是以不同的速率在提高。這就使得設(shè)計(jì)一個實(shí)現(xiàn)性能最大化并考慮所有因素影響的平衡系統(tǒng)變得非常困難。于是，計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)越來越成為一種博弈，它要以改變一個領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)和功能來補(bǔ)償另一領(lǐng)域的性能失配。我們將會看到，這種博弈貫穿本書的許多設(shè)計(jì)。像任何系統(tǒng)一樣，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由一組相互關(guān)聯(lián)的部件組成。通過結(jié)構(gòu)（部件互連的方式）和功能（單個部件的操作）最能表征一個系統(tǒng)。而且，計(jì)算機(jī)的組織是層次化的，通過將每個主要部件分解成主要子部件，并描述各主要子部件的結(jié)構(gòu)和功能，可以進(jìn)一步描述各主要部件。為了清晰和易于理解，本書自頂向下地描述這種層次化組織。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：主要部件是處理器、存儲器和I/O。處理器：主要部件是控制器（或控制單元）、寄存器、ALU和指令執(zhí)行單元?？刂破鳎簽樗械奶幚砥鞑考牟僮骱蛥f(xié)調(diào)提供控制信號。傳統(tǒng)上，一直使用的是微程序?qū)崿F(xiàn)方式，其主要部件包括控制存儲器、微指令序列邏輯和寄存器。最近，微程序設(shè)計(jì)已經(jīng)不占主導(dǎo)地位，但仍是一種重要的實(shí)現(xiàn)技術(shù)。本書力求采用在清晰的上下文中組織新素材的方式講解有關(guān)內(nèi)容，以最大限度地避免讀者的迷惑，這樣應(yīng)該比自底向上的講解方式更好?？疾煜到y(tǒng)的兩個著眼點(diǎn)是體系結(jié)構(gòu)（機(jī)器語言程序員可見的系統(tǒng)屬性）和組成（實(shí)現(xiàn)體系結(jié)構(gòu)的操作單元和它們的互連），它們將貫穿于全書的討論之中。使用的范例本書希望讀者熟悉當(dāng)代操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理和實(shí)現(xiàn)方法，因此，純概念或純理論的闡述是不適合的。為了說明概念并將它們與現(xiàn)實(shí)世界中必須要做的設(shè)計(jì)選擇聯(lián)系起來，本書選用以下兩個處理器系列作為貫穿全書的范例：Intel x86體系結(jié)構(gòu)：Intel x86體系結(jié)構(gòu)非常廣泛地應(yīng)用于非嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。Intel x86基本上是一種復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī)（CISC），但具有某些RISC特征。目前的x86系列成員都采用超標(biāo)量體系結(jié)構(gòu)和多核設(shè)計(jì)原則。x86體系結(jié)構(gòu)的特征演變?yōu)閷W(xué)習(xí)大多數(shù)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原理提供了一種獨(dú)特的案例。ARM：ARM嵌入式體系結(jié)構(gòu)已被證明是應(yīng)用最廣泛的嵌入式處理器，它應(yīng)用于手機(jī)、音樂播放器、遠(yuǎn)程傳感設(shè)備以及很多其他設(shè)備。ARM基本上是一種精簡指令集計(jì)算機(jī)（RISC）。目前的ARM系列成員都采用超標(biāo)量體系結(jié)構(gòu)和多核設(shè)計(jì)原則。很多例子（但非全部）都出自這兩個計(jì)算機(jī)系列：Intel x86和ARM嵌入式處理器系列。許多其他系統(tǒng)，包括當(dāng)代的和歷史上的，也提供了計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特征的重要案例。本書結(jié)構(gòu)本書由以下五個部分組成：概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中央處理器控制器并行組織，包括多核本書具有許多利于教學(xué)的特點(diǎn)，例如，交互式模擬工具的使用、大量插圖和表格使討論更清楚等。每一章均包含關(guān)鍵詞、思考題和習(xí)題以及推薦的讀物和Web站點(diǎn)。書末還附有術(shù)語表（列出了常用的縮寫詞）和參考文獻(xiàn)。讀者對象本書面向高校師生和專業(yè)技術(shù)人員。它可以作為計(jì)算機(jī)科學(xué)、計(jì)算機(jī)工程、電氣工程等專業(yè)本科生一學(xué)期或兩學(xué)期的教材。它覆蓋了CS 220 Computer Architecture課程要求的所有主題，而計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)是IEEE/ACM Computer Curricula 2001的核心課程之一。對關(guān)注此領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員，本書可作為有參考價值的基礎(chǔ)讀物，并適合自學(xué)。教學(xué)資源為輔助教學(xué)，本書提供了下列資料：解題手冊：解答各章后面的思考題和習(xí)題。課題手冊：提供各類課題的詳細(xì)安排目錄?；脽羝禾峁┝怂姓鹿?jié)的、適于教學(xué)的幻燈片。PDF文件：復(fù)制了書中的所有表格和插圖。試題庫：包括判斷對錯題、多項(xiàng)選擇題、填空題與答案。所有這些支持材料都在教師資源中心（IRC）。本版在Web站點(diǎn)上更新了一組習(xí)題的有效解決方案，學(xué)生可以通過做習(xí)題并核對答案來加深對內(nèi)容的理解。課題和其他學(xué)生練習(xí)許多教師都很清楚，課題訓(xùn)練是計(jì)算機(jī)組成與體系結(jié)構(gòu)課程的重要部分，它可以使學(xué)生獲得實(shí)踐鍛煉并強(qiáng)化所學(xué)到的概念。本書提供的這方面的支持包括：交互式模擬作業(yè)：稍后描述。研究性課題：一系列研究性作業(yè)，指導(dǎo)學(xué)生研究Internet上的一個特定課題并寫出報(bào)告。模擬性課題：教師資源中心提供了SimpleScalar和SMPCache兩個模擬軟件包。前者可用于探索計(jì)算機(jī)組成與體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)問題；后者為研究對稱多處理器（SMP）的cache設(shè)計(jì)問題提供了強(qiáng)有力的教學(xué)工具。匯編語言課題：使用一種簡化的匯編語言CodeBlue，并提供了一些基于流行的Core Wars游戲概念的作業(yè)。閱讀/報(bào)告類作業(yè)：每章有一篇或幾篇文獻(xiàn)論文列表，可以要求學(xué)生閱讀并寫出簡短報(bào)告。寫作作業(yè)：提供一系列寫作題目來幫助讀者學(xué)習(xí)。試題庫：包括判斷對錯題、多項(xiàng)選擇題、填空題與答案。這些課題和其他練習(xí)為使用本書教學(xué)提供了方便，教師可根據(jù)需要酌情選擇，選擇方法參見附錄A。交互式模擬工具第8版提供了一些交互式模擬工具，這些模擬工具為理解現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的復(fù)雜設(shè)計(jì)特征提供了有力的支持?？偣灿?0個交互式模擬工具用于說明計(jì)算機(jī)組成與體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵功能與算法，在本書的相應(yīng)位置用圖標(biāo)來指明。因?yàn)檫@些工具可以讓用戶建立最初的環(huán)境，所以可以利用它們布置學(xué)生課外作業(yè)。第8版新增內(nèi)容自第7版出版以來，計(jì)算機(jī)組成與體系結(jié)構(gòu)領(lǐng)域又有了不少革新和進(jìn)展。第8版堅(jiān)持全面覆蓋整個領(lǐng)域，并在此基礎(chǔ)上盡量跟上新技術(shù)的步伐。為了開始這個修訂過程，講授本課程的幾位教授和本領(lǐng)域的幾位專家對第7版進(jìn)行了廣泛深入的討論，從而使第8版的描述更清晰、更緊湊，圖表也進(jìn)行了改進(jìn)，同時增加了很多課堂測試的習(xí)題。除了為使本書便于教學(xué)和對用戶更友好所做的這些工作之外，本書還有許多實(shí)質(zhì)性的改變。第8版雖然保留了與第7版大致相同的章節(jié)，但重新改寫并添加了許多內(nèi)容，主要包括：交互式模擬工具：第8版提供了20個基于Web的交互式模擬工具，涉及高速緩存(cache)、主存、I/O、分支預(yù)測、指令流水線和向量處理等主題。嵌入式處理器：第8版包括一些嵌入式處理器以及它們提供的獨(dú)特的設(shè)計(jì)問題。ARM體系結(jié)構(gòu)被用作一個很好的學(xué)習(xí)案例。多核處理器：第8版包括現(xiàn)在計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)最流行的新進(jìn)展——單個芯片上多處理器的使用，第18章將會討論這一主題。高速緩存：對第4章高速緩存的內(nèi)容進(jìn)行了全面的修訂、更新和擴(kuò)充，涵蓋了更寬泛的技術(shù)領(lǐng)域，并通過使用大量的圖片以及交互式模擬工具來改進(jìn)教學(xué)方法。性能評估：第2章顯著地?cái)U(kuò)充了對性能評估的討論，增加了對基準(zhǔn)程序的討論和對阿姆達(dá)爾(Amdahl)定律的分析。匯編語言：增加了一個關(guān)于匯編語言和匯編程序的新附錄?？删幊踢壿嬙O(shè)備：在第20章數(shù)字邏輯（網(wǎng)站上）中，擴(kuò)充了對可編程邏輯設(shè)備（PLD）的討論，介紹了現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）。DDR SDRAM：DDR已經(jīng)成為桌面計(jì)算機(jī)和服務(wù)器中的主流主存技術(shù)，尤其是DDR2 和DDR3。DDR技術(shù)在第5章中介紹，更詳細(xì)的討論參見附錄K（網(wǎng)站上）。線性磁帶開放協(xié)議（LTO）：LTO已經(jīng)成為最流行的“超級磁帶”形式，并廣泛應(yīng)用于小型和大型的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，尤其是作為文件備份。LTO在第6章中介紹，更詳細(xì)的討論參見附錄J（網(wǎng)站上）。對于每個新版本，既要保持合理的頁數(shù)又要增加新的內(nèi)容，是一件困難的工作。這是通過刪除舊的內(nèi)容和精簡描述實(shí)現(xiàn)的。第8版將不特別重要的章節(jié)和附錄放在網(wǎng)上，作為獨(dú)立的PDF文件，這既滿足了新內(nèi)容的擴(kuò)充，又不增加本書的厚度。譯者序William Stallings是美國最著名的計(jì)算機(jī)專業(yè)作家之一，他在計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和信息安全等方面成就卓著，十次榮獲美國教材與大學(xué)作者協(xié)會頒發(fā)的“年度最佳計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程教材”獎。本書譯自他編著的《Computer Organization and Architecture: Designing for Performance》，該書暢銷歐美，一直是美國深受歡迎的大學(xué)教材。該教材先后推出了8版，這一版對原有內(nèi)容進(jìn)行了徹底的修訂和重組，使新版對計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)各專題的闡述更先進(jìn)、更全面、更清晰。作者編著本書的目的是使讀者知曉當(dāng)代計(jì)算機(jī)組成和體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原理和實(shí)現(xiàn)考慮，并非單純地講述概念或理論。為此，本書選用了許多不同機(jī)器的例子來闡明和強(qiáng)化所提供的概念。大部分例子來自兩種計(jì)算機(jī)系列：Intel x86系列和ARM（先進(jìn)的RISC機(jī)器）系列。這兩種系統(tǒng)共同概括了當(dāng)前計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)趨勢的大部分。Intel x86結(jié)構(gòu)基本上是一個帶有某些RISC特征的復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī)（CISC），而ARM本質(zhì)上是一個精簡指令集計(jì)算機(jī)（RISC）。兩個系統(tǒng)都利用了超標(biāo)量設(shè)計(jì)原則，并且都支持多個處理器和多核配置。全書共分為5個部分，第一部分（第1~2章）概述計(jì)算機(jī)組成與體系結(jié)構(gòu)，并討論計(jì)算機(jī)的發(fā)展演變、性能設(shè)計(jì)與測評；第二部分（第3~8章）介紹計(jì)算機(jī)的主要部件及其互連、cache存儲器、內(nèi)部存儲器、外部存儲器、輸入/輸出（I/O）以及計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)與操作系統(tǒng)之間的關(guān)系；第三部分（第9~14章）介紹中央處理器，包括計(jì)算機(jī)的運(yùn)算、指令集結(jié)構(gòu)、處理器的結(jié)構(gòu)和功能、精簡指令集計(jì)算機(jī)（RISC）、指令級并行和超標(biāo)量方法；第四部分（第15~16章）討論處理器中控制器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和微程序設(shè)計(jì)技術(shù)；第五部分（第17~18章）研究并行組織，包括對稱多處理器、集群系統(tǒng)和多核體系結(jié)構(gòu)。本書還具有許多有利于教學(xué)的特點(diǎn)，例如，20個獨(dú)立的交互式模擬工具的使用、大量插圖和表格使討論更清楚等；每一章均包含關(guān)鍵詞、思考題、習(xí)題以及推薦的讀物和Web站點(diǎn)；書末附有一個術(shù)語表和參考文獻(xiàn)；本書包含的大量擴(kuò)展性知識可以從配套網(wǎng)站http://www.pearsonhighered.com/stallings下載。本書可作為高等院校計(jì)算機(jī)及其相關(guān)專業(yè)的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)課程教材或教學(xué)參考書，同時也可以作為從事計(jì)算機(jī)研究與開發(fā)的技術(shù)人員的參考書。本書的第0～8章、前言和術(shù)語表由彭蔓蔓翻譯，第9～16章、第18章和附錄由吳強(qiáng)翻譯，第17章由任小西翻譯。此外，喻品、李冬妮、李柳、張吉良、鄧朋球等研究生也參與了部分工作。在翻譯過程中，我們參閱了張昆藏教授等翻譯的《計(jì)算機(jī)組織與體系結(jié)構(gòu)：性能設(shè)計(jì)》（第6版，清華大學(xué)出版社2004年出版），在此深表感謝！盡管我們從事計(jì)算機(jī)組成與體系結(jié)構(gòu)的教學(xué)和科研工作多年，在翻譯過程中本著認(rèn)真負(fù)責(zé)、力求精準(zhǔn)的精神，但錯誤難免，希望廣大讀者批評指正。譯者2011年3月于長沙

內(nèi)容概要

　　本書(作者斯托林斯)以Intel
X86和ARM兩個處理器系列為例，結(jié)合當(dāng)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能設(shè)計(jì)問題，介紹了計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的主流技術(shù)和最新技術(shù)。本書共18章，分5個部分，第一部分(第1-2章)概述計(jì)算機(jī)組成與體系結(jié)構(gòu)，并討論計(jì)算機(jī)的演變和性能；第二部分(第3-8章)討論計(jì)算機(jī)的主要部件及其互連；第三部分(第9-14章)討論處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和組織；第四部分(第15-16章)討論處理器中控制器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和微程序設(shè)計(jì)的使用；第五部分(第17-18章)討論并行組織，包括對稱多處理器、集群系統(tǒng)和多核體系結(jié)構(gòu)?！　”緯勺鳛楦叩仍盒Ｓ?jì)算機(jī)及相關(guān)專業(yè)的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)課程教材或教學(xué)參考書，同時也可以作為從事計(jì)算機(jī)研究與開發(fā)的技術(shù)人員的參考書。

作者簡介

　　擁有美國麻省理工學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)博士學(xué)位，現(xiàn)任教于澳大利亞新南威爾士大學(xué)國防學(xué)院(堪培拉)信息技術(shù)與電子工程系。他是世界知名計(jì)算機(jī)學(xué)者和暢銷教材作者，已經(jīng)撰寫了17部著作，出版了40多本書籍，內(nèi)容涉及計(jì)算機(jī)安全、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)等方面，堪稱計(jì)算機(jī)界的全才。他曾九次榮獲美國“教材和學(xué)術(shù)專著作者協(xié)會”頒發(fā)的“年度最佳計(jì)算機(jī)科學(xué)教材”獎。

書籍目錄

出版者的話
譯者序
前言
第0章 讀者指南
第一部分 概論
　第1章 導(dǎo)論
　第2章 計(jì)算機(jī)的演變和性能
第二部分 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)
　第3章 計(jì)算機(jī)功能和互連的頂層視圖
　第4章 CACHE存儲器
　第5章 內(nèi)部存儲器
　第6章 外部存儲器
　第7章 輸入/輸出
　第8章 操作系統(tǒng)支持
第三部分 中央處理器
　第9章 計(jì)算機(jī)算術(shù)
　第10章 指令集：特征和功能
　第11章 指令集：尋址方式和指令格式
　第12章 CPU結(jié)構(gòu)和功能
　第13章 精簡指令集計(jì)算機(jī)
　第14章 指令級并行性和超標(biāo)量處理器
第四部分 控制器
　第15章 控制器操作
　第16章 微程序控制
第五部分 并行組織
　第17章 并行處理
　第18章 多核計(jì)算機(jī)
附錄
術(shù)語表
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：1.1 計(jì)算機(jī)組成與體系結(jié)構(gòu)在描述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)時，常常要區(qū)分計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)和計(jì)算機(jī)組成這兩個基本概念。雖然很難給出這兩個術(shù)語的精確定義，但對它們所涉及的領(lǐng)域存在著共識（見文獻(xiàn)[vRAN80]、[SIEW82]和[BELL38a]），一種有趣的可供選擇的觀點(diǎn)可參見文獻(xiàn)[REDD76]。計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)是那些對程序員可見的系統(tǒng)屬性，換句話說，這些屬性直接影響到程序的邏輯執(zhí)行。計(jì)算機(jī)組成是實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)規(guī)范的操作單元及其相互連接。例如，體系結(jié)構(gòu)的屬性包括指令集、用來表示各種數(shù)據(jù)類型（例如，數(shù)據(jù)、字符）的比特?cái)?shù)、輸入輸出機(jī)制以及內(nèi)存尋址技術(shù)。組成的屬性包括那些對程序員可見的硬件細(xì)節(jié)，如控制信號、計(jì)算機(jī)和外設(shè)的接口以及存儲器使用的技術(shù)。例如，計(jì)算機(jī)是否有乘法指令是體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問題。而這條指令是由特定的乘法單元實(shí)現(xiàn)，還是通過重復(fù)使用系統(tǒng)的加法單元來實(shí)現(xiàn)，則是組成的問題。組成基于乘法單元使用的預(yù)期頻度、兩種方案的相對速度以及特定乘法單元的成本和物理尺寸等因素。無論是過去還是現(xiàn)在，了解體系結(jié)構(gòu)與組成之間的差別都是很重要的。很多計(jì)算機(jī)制造商會提供系列機(jī)產(chǎn)品，它們有著相同的體系結(jié)構(gòu)，但組成是不相同的，因此，同一系列中不同型號的計(jì)算機(jī)的價格和性能也不相同。進(jìn)一步來說，一種特殊的體系結(jié)構(gòu)可以存在多年，并且覆蓋多種不同的計(jì)算機(jī)型號，但它的組成則隨著技術(shù)的進(jìn)步而不斷更新。這種現(xiàn)象的一個突出例子是IBMSystem／370體系結(jié)構(gòu)，這種架構(gòu)于1970年推出，包括多種型號。低需求的客戶可以購買較便宜、速度較慢的型號，如果今后要求提高了，可以升級到更貴的、速度更快的型號，而不必丟棄已經(jīng)開發(fā)的軟件。近幾年，IBM通過改進(jìn)技術(shù)推出了許多新型號來替代舊的型號，為用戶提供高速、低價或兩者兼?zhèn)涞漠a(chǎn)品。這些新型號保留了同樣的體系結(jié)構(gòu)，因而保障了用戶的軟件資源。值得注意的是，System／370體系結(jié)構(gòu)經(jīng)過幾次增強(qiáng)，不但生存至今，而且仍是IBM的旗艦產(chǎn)品。在被稱之為微計(jì)算機(jī)的一類計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，體系結(jié)構(gòu)和組成的關(guān)系非常緊密。技術(shù)的更新不僅影響了計(jì)算機(jī)的組成，而且還導(dǎo)致了更強(qiáng)大和更復(fù)雜的體系結(jié)構(gòu)。通常，越小的機(jī)器，新舊兩代之間的兼容性要求越少，因此組成和體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)決策的關(guān)系就更加緊密。關(guān)于它的一個有趣的例子就是精簡指令集計(jì)算機(jī)（RISC），本書將在第13章進(jìn)行深入的討論。

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《計(jì)算機(jī)組成與體系結(jié)構(gòu):性能設(shè)計(jì)(原書第8版)》是介紹當(dāng)代計(jì)算機(jī)體系主流技術(shù)和最新技術(shù)的優(yōu)秀教材，以Inltelx86和ARM兩個處理器系列為例，深入討論了計(jì)算機(jī)組成與體系結(jié)構(gòu)的基本原理和概念，并將它們運(yùn)用到當(dāng)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的問題中。自第7版出版以來，計(jì)算機(jī)組成與體系結(jié)構(gòu)領(lǐng)域又有了不少革新和進(jìn)展。第8版堅(jiān)持全面覆蓋整個領(lǐng)域，并在此基礎(chǔ)上盡量跟上新技術(shù)的步伐。新增內(nèi)容交互式模擬工具：提供了20個基于Web的交互式模擬工具，為理解現(xiàn)代處理器的復(fù)雜機(jī)制提供了有力的支持嵌入式處理器：以ARM體系結(jié)構(gòu)為例，介紹嵌入式處理器以及它們提供的獨(dú)特的設(shè)計(jì)問題。多核處理器：闡述計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)最流行的新進(jìn)展——單個芯片上多處理器的使用。高速緩存：對高速緩存內(nèi)容進(jìn)行了全面的修訂、更新和擴(kuò)充，涵蓋了更寬泛的技術(shù)領(lǐng)域。性能評估：擴(kuò)充了對性能評估的討論，增加了對基準(zhǔn)程序和阿姆達(dá)爾定律的分析。匯編語言：增加了一個關(guān)于匯編語言和匯編器的新附錄。

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