计算机组织与结构——性能设计(第七版 影印版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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美斯长林 著

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• 计算机组织与结构
• 计算机体系结构
• 性能设计
• 计算机硬件
• 数字逻辑
• 汇编语言
• 处理器
• 存储系统
• 流水线
• 缓存

店铺： 广影图书专营店

出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040282542

商品编码：29729440253

包装：平装

出版时间：2009-11-01

基本信息

书名：计算机组织与结构——性能设计(第七版 影印版)

定价：55.00元

作者：(美)斯长林

出版社：高等教育出版社

出版日期：2009-11-01

ISBN：9787040282542

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：大16开

商品重量：1.081kg

编辑推荐

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内容提要

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本书介绍计算机的结构和功能，旨在尽量清晰、完整地介绍现代计算机系统的本质和特性。
尽管计算机领域存在着产品的多样性以及变革迅速的特点，但一些基本的概念依然适用。这些概念的应用取决于技术的当前发展状况以及设计者希望实现的价格／性能目标。本书的目的是详细讨论计算机组织与结构的基本原理，并将这些基本原理与目前的设计问题关联起来。

目录

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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

作者介绍

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文摘

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序言

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深入理解计算的基石：逻辑、电路与高效设计 这本书，就如同一本探究计算机心脏跳动原理的奥秘之书，它并非直接罗列某个特定软件的应用技巧，也不是聚焦于当下最火的某个编程语言的语法细节。相反，它将带领我们回到计算最根本的层面，去理解信息是如何被编码、处理和存储的，以及支撑这一切的物理机制和设计哲学。 想象一下，当你在屏幕上点击一个按钮，一个复杂的程序就开始运行。从你手指触碰到屏幕的那一刻起，直到你看到期望的结果，这背后究竟发生了什么？这本书就是要解答这个“是什么”和“为什么”。它会带你穿越层层抽象，从最基础的逻辑门电路开始，逐步构建起一个完整的计算机系统。 从比特的舞蹈到逻辑的殿堂 一切计算的起点，都源于最简单的信号：0和1，也就是比特。这本书会首先从布尔代数出发，这个看似抽象的数学工具，却是构建所有数字电路的基石。我们将学习如何用逻辑门（如AND、OR、NOT、XOR）来组合基本比特，实现各种逻辑运算。这就像是学习最基本的字母和语法，只有掌握了它们，才能拼写出复杂的单词和句子。 你会了解到，如何从简单的逻辑门开始，逐步构建出能够执行算术运算的加法器、减法器，甚至是更复杂的乘法器和除法器。这些单元，虽然看起来只是电路图上的方块，却是计算机进行所有数学运算的核心部件。理解它们的工作原理，就像是理解一个建筑师是如何用砖块和水泥搭建出坚固的墙壁和精巧的拱门。 存储的艺术：记忆的阶梯 信息需要被存储，以便随时取用。这本书会深入探讨各种存储器的设计与原理。从最基础的触发器（Flip-flop），它们是构成记忆单元的最基本构件，到更高级的静态随机存取存储器（SRAM）和动态随机存取存储器（DRAM），我们将理解它们是如何存储数据，以及它们在速度、容量和成本之间的权衡。 我们还会接触到缓存（Cache）的概念。为什么计算机需要多层缓存？缓存是如何工作的？它又是如何大大提升程序执行速度的？这些问题都会在这本书中得到解答。理解缓存，就像是理解一个图书馆是如何将最常用的书籍放在最容易取到的地方，从而提高借阅效率。 指令的执行：处理器的灵魂 CPU，也就是中央处理器，是计算机的大脑。这本书会详细剖析CPU的内部结构和工作流程。我们将学习指令集架构（ISA）的概念，理解不同类型的指令是如何被设计和执行的。从取指令（Fetch）、译码（Decode）、执行（Execute）到写回（Write-back），CPU的每个周期都充满了精密的计算和协调。 流水线（Pipelining）是提升CPU性能的关键技术之一。我们将深入了解流水线的工作原理，如何将指令执行过程分解成多个阶段，让多个指令并行执行，从而大幅缩短程序的运行时间。这就像是工厂里的生产线，每个工人在自己的岗位上协同工作，大大提高了生产效率。 此外，分支预测（Branch Prediction）和乱序执行（Out-of-Order Execution）等高级技术也会被探讨。这些技术旨在预测程序的执行路径，并优化指令的执行顺序，以最大限度地减少CPU的等待时间，充分发挥其计算能力。 性能的设计之道：速度与效率的平衡 书名中的“性能设计”四个字，点明了这本书的核心关注点。在理解了计算机硬件的基本构成和工作原理之后，这本书将进一步探讨如何通过巧妙的设计来提升计算机系统的整体性能。 这不仅仅是关于硬件的堆砌，更是关于如何让硬件协同工作，发挥出最大的效能。我们会学习到指令级并行（ILP）和存储器层次结构（Memory Hierarchy）等概念，理解如何通过优化指令的执行方式和管理存储器的数据流动来提升速度。 同时，这本书也会涉及功耗和散热等实际问题。在追求高性能的同时，如何兼顾能耗比，以及如何有效地散发CPU产生的热量，这些都是现代计算机设计中不可忽视的重要环节。 从底层原理看软件的边界 虽然这本书主要聚焦于计算机的组织和结构，但它与软件开发之间有着密不可分的联系。理解了硬件的工作原理，就如同掌握了软件运行的底层环境。这有助于软件工程师编写出更高效、更优化的代码。 例如，了解CPU的缓存机制，可以帮助程序员更合理地组织数据结构，减少缓存失效的次数，从而提升程序的运行速度。理解内存管理和指令执行的细节，也能帮助开发者避免一些常见的性能瓶颈。 超越模拟器：真实世界的计算 这本书的内容，并非止步于抽象的理论和模拟。它所阐述的原理，是支撑着我们今天所使用的所有计算机，从个人电脑到超级服务器，从智能手机到嵌入式系统。通过学习这本书，你将能够更深刻地理解那些看似神奇的电子设备，是如何通过精密的工程和逻辑设计来实现如此强大的功能的。 它提供了一个看待计算机世界的全新视角，一个从最基本的逻辑门到整个系统的宏观视角。当你下次使用电脑，或者思考如何解决一个计算问题时，这本书所教授的知识，将帮助你洞察到更深层次的原理，并做出更明智的设计和优化决策。它是一扇通往计算世界底层逻辑的大门，等待着你去探索和发现。

评分☆☆☆☆☆

这本书的印刷质量和纸张手感都让我非常满意，每一页都散发着淡淡的油墨香，这种纸张的触感在电子阅读时代已经很难体验到了。打开书页，那清晰排版和字迹，即使是影印版，也丝毫没有影响阅读的流畅度，反而有一种怀旧的质感，仿佛回到了那个纸质书籍盛行的年代。封面设计简洁大方，虽然是影印版，但整体的视觉效果依旧专业且有分量，放在书架上，一眼就能感受到它所蕴含的知识深度。在实际翻阅过程中，我发现书中的图表和插图都得到了良好的呈现，即使是一些复杂的逻辑图和电路图，也依然清晰可辨，这对于理解计算机的底层结构至关重要。我尤其喜欢它对细节的把握，例如页眉页脚的设计，都延续了原版的风格，没有丝毫的敷衍。这种对印刷质量的追求，让我在阅读过程中获得了极大的愉悦感，不仅仅是知识的汲取，更是一种对书籍本身物质形态的珍视。长时间的阅读也不会感到眼睛疲劳，这得益于纸张的柔和反光和文字的清晰度。总而言之，作为一本技术类书籍，它在印刷和装帧方面的表现，已经远超我的预期，为我的学习之旅增添了许多美好的体验。

评分☆☆☆☆☆

这本书的学术严谨性给我留下了深刻的印象。作者在论述每一个观点时，都力求做到有理有据，不夸大，不含糊。对各种性能指标的定义和计算方法都非常精确，对不同技术方案的优缺点分析也非常客观。我尤其欣赏书中对理论的溯源，很多时候会追溯到相关的学术论文或经典著作，这让我能够更深入地了解相关知识的来龙去脉。这种严谨的治学态度，让我对书中内容的信任度极高，也让我能够更加专注于学习和理解。在进行一些技术研究时，我也常常会参考这本书中的定义和分析，它为我提供了坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书最吸引我的地方在于其理论与实践的完美结合。作者并没有仅仅罗列枯燥的计算机原理，而是通过大量的实例，将抽象的概念具象化。例如，在讲解指令流水线时，书中会详细分析一个简单的程序在不同阶段的执行情况，甚至会模拟指令之间的冲突和解决方法。这种“手把手”的教学方式，让我这个初学者也能相对轻松地理解那些看似晦涩难懂的技术细节。对于性能设计的讨论，更是让我茅塞顿开。书中关于延迟、吞吐量、功耗等关键指标的分析，以及如何通过硬件设计和软件优化来平衡这些指标，都为我提供了宝贵的思路。我尝试着将书中的一些性能分析方法应用到我平时接触的一些计算任务中，发现确实能够找到性能瓶颈并提出改进方案。书中的一些图表，例如不同指令集架构下的性能对比图，更是直观地展示了技术发展的趋势和不同设计选择带来的影响。这种能够指导实践的理论知识，是我学习这类技术书籍最看重的地方。

评分☆☆☆☆☆

我特别喜欢这本书的组织结构和语言风格。它采用了一种逻辑清晰、层层递进的方式来讲解计算机的组织与结构。每一章都围绕一个核心主题展开，并且与前后的章节紧密相连，形成了一个完整的知识体系。作者的语言表达非常精炼且富有条理，虽然是技术书籍，但并没有使用过多晦涩难懂的专业术语，或者即使使用了，也会在第一时间给出清晰的解释。我尤其欣赏书中那些“类比”的讲解方式，例如用日常生活中的一些场景来比喻CPU的工作原理，这极大地降低了学习的门槛，让原本可能令人望而生畏的计算机底层知识变得易于理解。每当遇到一个新概念，我都会期待作者接下来会如何用通俗易懂的语言来阐释它，而这本书从未让我失望。这种“润物细无声”的教学方式，让我感觉像是在和一位经验丰富的老师在对话，而非机械地阅读教材。

评分☆☆☆☆☆

这本书的阅读体验非常顺畅，尽管内容涉及的知识点非常广泛和深入，但我并没有感到被 overwhelming。作者在写作时，充分考虑到了读者的接受程度，循序渐进地引导读者进入计算机组织与结构的世界。每一个新概念的引入，都伴随着清晰的定义和必要的背景介绍。而且，书中大量的示例和解释，让抽象的概念变得具体可感。我特别喜欢它对一些核心算法的详细分析，比如排序算法、搜索算法在不同硬件平台上的性能表现差异。这让我意识到，即使是相同的算法，在不同的计算机体系结构下，其效率也可能天差地别。这种对底层原理的深刻理解，让我对软件的性能优化有了更深刻的认识，也让我开始反思自己在日常编程中可能存在的效率问题。

评分☆☆☆☆☆

这本书让我对计算机的“心脏”——CPU有了前所未有的认识。我一直以为CPU只是一个简单的处理器，但读完这本书，我才明白它内部的复杂程度远超我的想象。从指令解码、执行单元、寄存器文件，到各种精巧的流水线技术、分支预测机制，每一个细节都凝聚了无数工程师的心血。书中对这些核心组件的讲解，让我得以窥见计算机高效运转的奥秘。我特别喜欢书中对指令集架构（ISA）的深入剖析，让我理解了RISC和CISC的不同哲学，以及它们各自的优缺点。这不仅仅是理论知识，更让我明白，在硬件设计领域，不同设计理念的碰撞和演进，最终塑造了我们今天所见的计算机。我甚至开始对未来的CPU发展趋势产生了浓厚的兴趣，并思考如何才能在这一领域做出自己的贡献。

评分☆☆☆☆☆

这本书的图表和插图质量非常高，是理解复杂概念的得力助手。作者非常善于利用视觉化的方式来辅助说明，比如用流程图来展示指令的执行过程，用表格来对比不同算法的性能，用电路图来解析逻辑门的功能。这些图表不仅清晰直观，而且信息量丰富，很多时候比大段的文字更能帮助我快速抓住核心要点。我常常会一边阅读文字，一边对照着图表来理解，这种图文并茂的学习方式，大大提升了我的学习效率。例如，在讲解存储器层次结构时，书中绘制的从寄存器到硬盘的示意图，让我对不同存储介质的访问速度和容量有了直观的认识。还有对CPU内部结构的分解图，更是让我对CPU的各个功能单元有了清晰的认识。这种高质量的视觉辅助，是许多技术书籍所缺乏的。

评分☆☆☆☆☆

这本书对于提升我的工程思维和解决问题的能力起到了非常重要的作用。它不仅仅教授我“是什么”，更重要的是教会我“为什么”和“如何做”。书中对于性能设计的讲解，让我认识到，在计算机系统中，任何一个环节的效率都会影响整体的性能，而优化也需要从多个维度去考量，例如指令集的设计、存储器的访问模式、I/O操作的处理等等。它引导我去思考不同的设计方案是如何权衡性能、功耗、成本等因素的。例如，在讲到缓存时，书中会详细分析不同缓存替换算法的优劣，以及它们对程序运行效率的影响。这种深入的分析让我开始习惯于从更宏观的角度去审视问题，而不是仅仅关注某个单一的组件。在实际的开发过程中，我也开始有意识地去思考代码的执行效率，并尝试用书中介绍的原理去优化我的程序。

评分☆☆☆☆☆

这本书为我打开了一扇通往计算机系统底层世界的大门。我之前对计算机的理解，更多地停留在应用层面，而这本书让我开始真正了解“计算机是如何工作的”。从二进制的逻辑运算，到指令的执行流程，再到内存的管理和I/O设备的交互，每一个环节都让我觉得新奇且着迷。我尤其被书中对计算机体系结构演进的描述所吸引，了解到不同历史时期的技术创新是如何一步步推动计算机发展到今天的。书中对并行计算、分布式系统的探讨，更是让我看到了计算机技术未来的发展方向。这不仅仅是一本技术手册，更像是一部关于计算机科学的宏大叙事，让我对这个领域产生了更深厚的热爱。

评分☆☆☆☆☆

从内容上看，这本书的理论深度和广度都令我印象深刻。作者在讲解计算机的基本组成原理时，循序渐进，从最基础的逻辑门电路开始，逐步深入到CPU的内部结构、存储器的层次化设计、指令集架构的演变，以及并行处理和分布式系统的构建。每一个概念的提出，都伴随着严谨的数学推导和清晰的逻辑阐述，让我在理解复杂概念时，能够有据可循。我特别欣赏书中对性能设计这一核心主题的深入探讨，它不仅仅停留在理论层面，更结合了大量的实际案例和性能优化技巧，例如缓存一致性协议的设计、流水线技术的应用、分支预测的原理等等，这些内容对于我理解如何提升计算机系统的运行效率非常有帮助。书中对不同架构的比较分析，也让我对AMD、Intel等主流CPU厂商的设计理念有了更深的认识。此外，章节末的习题设计也非常有挑战性，既有巩固基础的题目，也有需要深度思考和分析的综合性问题，这极大地激发了我学习的积极性。我常常会花上很长时间来思考一道习题，并尝试从不同的角度去解答，这种思考的过程本身就是一种宝贵的学习经历。