計算機體系結(jié)構(gòu)簡明教程

前言

“計算機體系結(jié)構(gòu)”是從事計算機系統(tǒng)設(shè)計、計算機系統(tǒng)性能評測和系統(tǒng)級編程的技術(shù)人員需要學(xué)習(xí)的重要內(nèi)容，也是計算機專業(yè)本科生的主干課程。隨著計算機的日益普及和互聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，計算機已經(jīng)成為各個學(xué)科領(lǐng)域工程研究人員不可或缺的工具。同時，在高校人才培養(yǎng)過程中，各個專業(yè)呈現(xiàn)出對計算機系統(tǒng)愈發(fā)依賴的趨勢。應(yīng)用級程序設(shè)計人員為了使工作更加有效，需要對程序的運行環(huán)境有一個系統(tǒng)化的了解，為此我們認為有必要編寫一本有別于傳統(tǒng)“計算機體系結(jié)構(gòu)”的教材，以適應(yīng)應(yīng)用計算機的多專業(yè)學(xué)生的需求，幫助他們快速建立起計算機體系結(jié)構(gòu)的基本概念。計算機及其相關(guān)專業(yè)的學(xué)生面對的共同問題是應(yīng)用計算機。在充分考慮了現(xiàn)狀，并且在為我校計算機、電子商務(wù)、材料化學(xué)、光信息科學(xué)與技術(shù)等專業(yè)的本科生開設(shè)“計算機體系結(jié)構(gòu)”課程的教學(xué)實踐基礎(chǔ)上，我們編寫了這本《計算機體系結(jié)構(gòu)簡明教程》。本書以常用處理器為案例展開教學(xué)內(nèi)容，書中的每個知識點都從一個具體、實際、易于理解的問題入手，并延伸到一定的理論層面。本書在講述體系結(jié)構(gòu)理論方面，結(jié)合近年計算機的新進展做了適當(dāng)?shù)难由欤瑑?nèi)容組織注重深入淺出，考慮實用性和教學(xué)的可實施性。

內(nèi)容概要

　　 本書是北京市高等教育精品教材建設(shè)立項項目，共分6章，第1章簡要介紹計算機的組成、體系結(jié)構(gòu)的基本概念和新能評測參數(shù)等，第2～5章分別詳細介紹了計算機指令集體系結(jié)構(gòu)、處理器內(nèi)部的并行技術(shù)、存儲體系、數(shù)據(jù)存儲技術(shù)，第6章介紹了計算機體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展。每章后配有習(xí)題，并為任課教師提供電子課件和習(xí)題解答。    本書適合作為高等院校計算機科學(xué)與技術(shù)、軟件工程、電子信息工程、嵌入式系統(tǒng)等專業(yè)方向的本科生教材，也可作為計算機工程技術(shù)人員的參考書。

書籍目錄

第1章 計算機系統(tǒng)簡介  1.1 計算機組件與特征參數(shù)  1.2 程序的翻譯和執(zhí)行  1.3 計算機系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)  1.4 計算機系統(tǒng)性能評測  1.5 量化設(shè)計原則  1.6 計算機分類  習(xí)題1第2章 指令集體系結(jié)構(gòu)  2.1 數(shù)制和字符編碼  2.2 指令功能  2.3 數(shù)據(jù)類型  2.4 尋址方式  2.5 指令格式  2.6 CISC和RISC  習(xí)題2第3章 處理器內(nèi)部的并行技術(shù)  3.1 指令流水線  3.2 超標量技術(shù)  3.3 動態(tài)調(diào)度和推測執(zhí)行  3.4 Trace Cache技術(shù)  3.5 VLIW和EPIC  3.6 線程級并行技術(shù)  習(xí)題3第4章 存儲體系  4.1 存儲資源的層次結(jié)構(gòu)  4.2 Cache的組織及映像  4.3 高級語言程序數(shù)據(jù)組織與訪問的優(yōu)化  4.4 虛擬存儲器  4.5 Cache和虛擬存儲器的集成方式  4.6 操作系統(tǒng)對虛擬存儲器的管理  習(xí)題4第5章 數(shù)據(jù)存儲技術(shù)  5.1 硬盤結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)組織  5.2 磁盤陣列  習(xí)題5第6章 計算機體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展  6.1 可擴展計算機  6.2 機群  6.3 通信機制  6.4 PVM和MPI  6.5 網(wǎng)絡(luò)  6.6 本章小結(jié)  習(xí)題6術(shù)語和縮略語索引參考文獻

章節(jié)摘錄

第1章計算機系統(tǒng)簡介計算機系統(tǒng)由軟件和硬件綜合而成。本章介紹計算機系統(tǒng)的基本組件及其組織、從程序源碼到機器可執(zhí)行代碼的翻譯過程、從計算機語言角度分析的計算機系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)、以及通過執(zhí)行測試程序進行的計算機系統(tǒng)性能評測。1.1計算機組件與特征參數(shù)我們今天使用的計算機仍然沿用了存儲程序( stored-program)的思想。即將計算或者處理過程描述為由許多命令按照一定順序組成的程序，然后將程序和數(shù)據(jù)一起輸入計算機，計算機對已存入的程序和數(shù)據(jù)處理后，輸出結(jié)果。英國科學(xué)家艾倫·圖靈( Alan Turing)在1936年提出了“圖靈機”(Turing Machine)的設(shè)想。他將抽象的數(shù)字計算機器描繪為具有無限的存儲、讀寫器可以在存儲區(qū)域來回移動并能夠讀出或?qū)懭搿⒆x寫器的行為受指令序列控制、這些程序指令保存在存儲區(qū)中。這是圖靈關(guān)于存儲程序的思想。匈亞利科學(xué)家馮·諾依曼在1945年參與ENIAC(Electronic Numerical Integrator and Computer)項目過程中，進一步強調(diào)并發(fā)布了存儲程序指令的思想。1946年發(fā)布的第一臺計算機ENIAC并沒有采用存儲程序，而是通過重新配置機器開關(guān)(plug/switch)開始新的任務(wù)，在其之后設(shè)計的EDVAC (Electronic Discrete Variable Computer)是第一個采用存儲程序思想的計算機。

編輯推薦

《計算機體系結(jié)構(gòu)簡明教程》適合作為高等院校計算機科學(xué)與技術(shù)、軟件工程、電子信息工程、嵌入式系統(tǒng)等專業(yè)方向的本科生教材，也可作為計算機工程技術(shù)人員的參考書。面向?qū)嶋H——適合少學(xué)時的教學(xué)從具體，易于理解的問題出發(fā)以簡明的方式延伸到理論層面深入淺出．幫助讀者建立起計算機體系結(jié)構(gòu)的基本概念，為后續(xù)課程和研究打下必要的基礎(chǔ)。內(nèi)容全面——在講述理論的同時，結(jié)合近年計算機的新進展做了適當(dāng)?shù)难由?，開闊讀者的視野章后習(xí)題的安排考慮對知識點的強調(diào)和運用，并融入與本課程相關(guān)的必要專業(yè)知識．幫助讀者建立完整的知識結(jié)構(gòu)。

圖書封面

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