計算機組成與體系結構（原書(shū)第4版）簡(jiǎn)介，目錄書(shū)摘

內容簡(jiǎn)介:全書(shū)揭示現代計算機的內部工作方式，采用大量真實(shí)的例子，引導讀者逐步由淺入深地學(xué)習計算機體系結構的概念和理論。

作者簡(jiǎn)介:Linda Null 艾奧瓦州立大學(xué)計算機科學(xué)博士，現為賓夕法尼亞州立大學(xué)計算機科學(xué)系副教授，計算機科學(xué)研究生課程協(xié)調員和課程副主席。研究領(lǐng)域包括：計算機組成和體系結構、操作系統、計算機科學(xué)教育和計算機安全。她已經(jīng)從事數學(xué)和計算機科學(xué)教學(xué)工作超過(guò)35年，是廣受歡迎的教材作者，編寫(xiě)的教材曾多次獲得美國教材和學(xué)術(shù)著(zhù)作者協(xié)會(huì )頒發(fā)的計算機科學(xué)與工程教材獎。

Julia Lobur 在計算機工業(yè)界和教育界從業(yè)超過(guò)30年的專(zhuān)業(yè)人員。她除了在賓夕法尼亞州立大學(xué)兼職教學(xué)工作外，還擔任過(guò)系統顧問(wèn)、高級程序員/分析師、系統和網(wǎng)絡(luò )設計師、軟件開(kāi)發(fā)經(jīng)理和項目經(jīng)理等職位。Julia是計算機科學(xué)碩士、IEEE認證的軟件開(kāi)發(fā)專(zhuān)業(yè)人員。

目錄:出版者的話(huà)
譯者序
前言
第1章　緒論1
1.1　引言1
1.2　計算機的主要部件2
1.3　一個(gè)實(shí)例系統：吃力地讀專(zhuān)業(yè)詞匯3
1.4　標準組織12
1.5　發(fā)展歷史13
1.5.1　第零代：機械計算機（1642～1945年）13
1.5.2　第一代：電子管計算機（1945～1953年）15
1.5.3　第二代：晶體管計算機（1954～1965年）18
1.5.4　第三代：集成電路計算機（1965～1980年）20
1.5.5　第四代：超大規模集成電路計算機（1980～）20
1.5.6　摩爾定律22
1.6　計算機層次結構23
1.7　云計算：計算即服務(wù)24
1.8　馮·諾依曼模型26
1.9　非馮·諾依曼模型28
1.10　并行處理器和并行計算29
1.11　并行性：機器智能的
推動(dòng)者——深藍和沃森30
本章小結32
擴展閱讀32
參考文獻33
復習題34
習題35
第2章　計算機系統中的數據表示37
2.1　引言37
2.2　按位計數系統37
2.3　不同進(jìn)制之間的轉換38
2.3.1　無(wú)符號整數的轉換38
2.3.2　小數的轉換40
2.3.3　2的冪次作為基數的計數系統之間的轉換41
2.4　有符號整數表示42
2.4.1　原碼42
2.4.2　補碼系統45
2.4.3　有符號數的移碼表示49
2.4.4　無(wú)符號數與有符號數50
2.4.5　計算機、算術(shù)和布斯算法50
2.4.6　進(jìn)位和溢出53
2.4.7　使用移位進(jìn)行二進(jìn)制乘法和除法54
2.5　浮點(diǎn)數表示55
2.5.1　一個(gè)簡(jiǎn)單的模型55
2.5.2　浮點(diǎn)運算57
2.5.3　浮點(diǎn)誤差58
2.5.4　IEEE-　754浮點(diǎn)標準59
2.5.5　表數范圍、精度和準確度60
2.5.6　有關(guān)浮點(diǎn)數的其他問(wèn)題61
2.6　字符編碼62
2.6.1　二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制63
2.6.2　EBCDIC64
2.6.3　ASCII64
2.6.4　Unicode65
2.7　錯誤檢測與糾錯67
2.7.1　循環(huán)冗余校驗67
2.7.2　漢明碼69
2.7.3　里德-所羅門(mén)糾錯碼74
本章小結74
擴展閱讀75
參考文獻75
復習題76
習題76
特別關(guān)注：數據記錄和傳輸的編碼82
第3章　布爾代數與數字邏輯88
3.1　引言88
3.2　布爾代數89
3.2.1　布爾表達式89
3.2.2　布爾代數的基本定律90
3.2.3　化簡(jiǎn)布爾表達式91
3.2.4　求反92
3.2.5　表示布爾函數93
3.3　邏輯門(mén)94
3.3.1　邏輯門(mén)符號94
3.3.2　通用邏輯門(mén)95
3.3.3　多輸入邏輯門(mén)96
3.4　數字組件96
3.4.1　數字電路及其與布爾代數的關(guān)系96
3.4.2　集成電路97
3.4.3　匯總：從問(wèn)題描述到電路99
3.5　組合邏輯電路100
3.5.1　基本概念100
3.5.2　典型的組合邏輯電路示例100
3.6　時(shí)序電路105
3.6.1　基本概念105
3.6.2　時(shí)鐘105
3.6.3　觸發(fā)器105
3.6.4　有限狀態(tài)機108
3.6.5　時(shí)序電路示例112
3.6.6　時(shí)序邏輯的應用：卷積編碼和維特比檢測115
3.7　電路設計119
本章小結119
擴展閱讀120
參考文獻120
復習題121
習題122
特別關(guān)注：卡諾圖128
第4章　一個(gè)簡(jiǎn)單的計算機模型MARIE139
4.1　引言139
4.2　CPU基本知識和組織結構139
4.2.1　寄存器139
4.2.2　ALU140
4.2.3　控制單元140
4.3　總線(xiàn)140
4.4　時(shí)鐘143
4.5　輸入/輸出子系統144
4.6　存儲器的組成和尋址方式145
4.7　中斷148
4.8　MARIE149
4.8.1　組織結構149
4.8.2　寄存器和總線(xiàn)150
4.8.3　指令集架構151
4.8.4　寄存器傳輸表示153
4.9　指令的執行過(guò)程155
4.9.1　取指-譯碼-執行周期155
4.9.2　中斷和指令周期155
4.9.3　MARIE的I/O157
4.10　一個(gè)簡(jiǎn)單的程序157
4.11　關(guān)于編譯程序的討論159
4.11.1　編譯程序的作用159
4.11.2　使用匯編語(yǔ)言的原因160
4.12　指令集的擴展161
4.13　關(guān)于譯碼的討論：硬連線(xiàn)和微程序控制166
4.13.1　機器控制166
4.13.2　硬連線(xiàn)控制169
4.13.3　微程序控制171
4.14　實(shí)際的計算機體系結構174
4.14.1　Intel體系結構175
4.14.2　MIPS體系結構179
本章小結181
擴展閱讀182
參考文獻183
復習題184
習題185
第5章　仔細審視指令集架構192
5.1　引言192
5.2　指令格式192
5.2.1　指令集設計決策192
5.2.2　小端和大端方式193
5.2.3　CPU內部的存儲：堆棧和寄存器195
5.2.4　操作數個(gè)數和指令長(cháng)度196
5.2.5　擴展操作碼199
5.3　指令類(lèi)型202
5.3.1　數據傳送202
5.3.2　算術(shù)運算202
5.3.3　布爾邏輯運算指令203
5.3.4　位操作指令203
5.3.5　輸入/輸出指令203
5.3.6　傳送控制指令204
5.3.7　專(zhuān)用指令204
5.3.8　正交指令集204
5.4　尋址204
5.4.1　數據類(lèi)型204
5.4.2　尋址方式205
5.5　指令流水線(xiàn)207
5.6　指令集架構實(shí)例210
5.6.1　Intel211
5.6.2　MIPS211
5.6.3　Java虛擬機212
5.6.4　ARM215
本章小結216
擴展閱讀217
參考文獻218
復習題218
習題219
第6章　存儲器224
6.1　引言224
6.2　存儲器類(lèi)型224
6.3　存儲器的層次結構225
6.4　高速緩存227
6.4.1　緩存映射策略229
6.4.2　替換策略240
6.4.3　有效訪(fǎng)問(wèn)時(shí)間和命中率240
6.4.4　發(fā)生緩存失效的時(shí)間241
6.4.5　緩存寫(xiě)策略241
6.4.6　指令和數據緩存243
6.4.7　緩存的級別244
6.5　虛擬存儲器244
6.5.1　分頁(yè)245
6.5.2　使用分頁(yè)管理的有效訪(fǎng)問(wèn)時(shí)間250
6.5.3　匯總：使用緩存、TLB和分頁(yè)技術(shù)252
6.5.4　分頁(yè)和虛擬存儲器的優(yōu)缺點(diǎn)253
6.5.5　分段253
6.5.6　分段和分頁(yè)的組合254
6.6　存儲器管理實(shí)例254
本章小結255
擴展閱讀255
參考文獻256
復習題256
習題257
第7章　輸入/輸出和存儲系統263
7.1　引言263
7.2　I/O及其性能263
7.3　阿姆達爾定律263
7.4　I/O體系結構266
7.4.1　I/O控制方法267
7.4.2　字符I/O與塊I/O271
7.4.3　I/O總線(xiàn)操作272
7.5　數據傳輸模式274
7.5.1　并行數據傳輸275
7.5.2　串行數據傳輸276
7.6　磁盤(pán)技術(shù)277
7.6.1　硬盤(pán)驅動(dòng)器278
7.6.2　固態(tài)硬盤(pán)280
7.7　光盤(pán)282
7.7.1　CD-　ROM282
7.7.2　DVD285
7.7.3　藍光光盤(pán)286
7.7.4　光盤(pán)記錄方式286
7.8　磁帶287
7.9　RAID290
7.9.1　RAID-　0290
7.9.2　RAID-　1291
7.9.3　RAID-　2291
7.9.4　RAID-　3292
7.9.5　RAID-　4293
7.9.6　RAID-　5293
7.9.7　RAID-　6294
7.9.8　RAID DP295
7.9.9　混合RAID系統297
7.10　數據存儲的未來(lái)298
本章小結300
擴展閱讀300
參考文獻301
復習題302
習題303
特別關(guān)注：數據壓縮308
第8章　系統軟件327　8.1
引言327
8.2　操作系統327
8.2.1　操作系統的歷史328
8.2.2　操作系統的設計332
8.2.3　操作系統的服務(wù)332
8.3　保護環(huán)境335
8.3.1　虛擬機336
8.3.2　子系統和分區337
8.3.3　保護環(huán)境和系統結構的演變339
8.4　編程工具340
8.4.1　匯編程序和匯編340
8.4.2　鏈接器342
8.4.3　動(dòng)態(tài)鏈接庫342
8.4.4　編譯器344
8.4.5　解釋器346
8.5　Java：以上全部346
8.6　數據庫軟件351
8.7　事務(wù)管理器354
本章小結356
擴展閱讀356
參考文獻357
復習題357
習題358
第9章　可供選擇的體系結構360
9.1　引言360
9.2　RISC設備361
9.3　Flynn分類(lèi)法365
9.4　并行和多處理器體系結構367
9.4.1　超標量和超長(cháng)指令字368
9.4.2　向量處理器369
9.4.3　互連網(wǎng)絡(luò )370
9.4.4　共享存儲器的多處理器373
9.4.5　分布式計算375
9.5　其他的并行處理方法377
9.5.1　數據流計算377
9.5.2　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )379
9.5.3　脈動(dòng)陣列381
9.6　量子計算382
本章小結384
擴展閱讀385
參考文獻385
復習題387
習題388
第10章　嵌入式系統專(zhuān)題390
10.1　引言390
10.2　嵌入式硬件概述391
10.2.1　標準的嵌入式系統硬件391
10.2.2　可重構硬件394
10.2.3　定制設計的嵌入式硬件398
10.3　嵌入式軟件概述403
10.3.1　嵌入式系統的存儲器組織403
10.3.2　嵌入式操作系統404
10.3.3　嵌入式系統的軟件開(kāi)發(fā)406
本章小結407
擴展閱讀408
參考文獻409
復習題410
習題410
第11章　性能測量和分析412
11.1　引言412
11.2　計算機性能公式412
11.3　數學(xué)準備工作413
11.3.1　均值的含義413
11.3.2　統計學(xué)和語(yǔ)義417
11.4　基準測試418
11.4.1　時(shí)鐘頻率、MIPS和FLOPS419
11.4.2　綜合測試基準：Whetstone、Linpack和Dhrystone420
11.4.3　SPEC基準421
11.4.4　事務(wù)處理性能委員會(huì )基準424
11.4.5　系統仿真428
11.5　CPU性能優(yōu)化428
11.5.1　分支優(yōu)化429
11.5.2　使用好的算法和簡(jiǎn)單代碼431
11.6　磁盤(pán)性能433
11.6.1　理解問(wèn)題433
11.6.2　物理因素434
11.6.3　邏輯因素434
本章小結438
擴展閱讀438
參考文獻439
復習題440
習題440
第12章　網(wǎng)絡(luò )的組成和體系結構444
12.1　引言444
12.2　早期的商用計算機網(wǎng)絡(luò )444
12.3　早期的學(xué)術(shù)和科研網(wǎng)絡(luò )：因特網(wǎng)的根源和體系結構444
12.4　網(wǎng)絡(luò )協(xié)議I：ISO/OSI統一協(xié)議447
12.4.1　一個(gè)小故事447
12.4.2　OSI參考模型448
12.5　網(wǎng)絡(luò )協(xié)議II：TCP/IP網(wǎng)絡(luò )體系結構451
12.5.1　IPv4452
12.5.2　IPv4的麻煩453
12.5.3　傳輸控制協(xié)議456
12.5.4　TCP的工作過(guò)程457
12.5.5　IPv6460
12.6　網(wǎng)絡(luò )組成464
12.6.1　物理傳輸介質(zhì)465
12.6.2　接口卡469
12.6.3　中繼器469
12.6.4　集線(xiàn)器469
12.6.5　交換機470
12.6.6　網(wǎng)橋和網(wǎng)關(guān)470
12.6.7　路由器和路由471
12.7　因特網(wǎng)