计算机组成与设计：硬件/软件接口 MIPS版（原书第6版）

图书标准信息

• 作者 [美]戴维·A. 帕特森 (美)约翰·L. 亨尼斯
• 出版社 机械工业出版社
• 出版时间 2022-07
• 版次 1
• ISBN 9787111708865
• 定价 149.00元
• 装帧 其他
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 页数 596页
• 字数 944千字

【内容简介】

本书由2017年图灵奖的两位得主撰写，是计算机体系结构领域的经典教材，每年被超过40000名学生使用。新版的主要更新是在每章中添加了关于DSA的内容，并更新了所有实例，使全书更加与时俱进，满足学生和读者的新需求。

【作者简介】

安建峰，2009年获得西北大学计算机学院工学博士，现为西北大学计算机学院副教授。2010年在比利时鲁汶大学和欧洲微电子中心（imec）进修，2014年在新加坡国立大学计算机学院访问研究。主要研究方向为高能计算机体系结构、嵌入式系统软硬件协同设计、fpga可重构电路等。承担“计算机组成”“计算机系统结构”“soc设计方学”等课程的教学工作。

【目录】

译者序

前言

作者简介

第1章　计算机抽象及相关技术  1

1.1　引言  1

1.1.1　计算应用的分类及其特性  2

1.1.2　欢迎来到后PC时代  3

1.1.3　你能从本书学到什么  4

1.2　计算机体系结构的7个伟大思想  6

1.2.1　使用抽象简化设计  6

1.2.2　加速大概率事件  6

1.2.3　通过并行提高性能  6

1.2.4　通过流水线提高性能  6

1.2.5　通过预测提高性能  7

1.2.6　存储层次  7

1.2.7　通过冗余提高可靠性  7

1.3　程序表象之下  8

1.4　机箱之内的硬件  10

1.4.1　显示器  11

1.4.2　触摸屏  12

1.4.3　打开机箱  13

1.4.4　数据安全  15

1.4.5　与其他计算机通信  16

1.5　处理器和存储器制造技术  17

1.6　性能  20

1.6.1　性能的定义  21

1.6.2　性能的度量  23

1.6.3　CPU性能及其因素  24

1.6.4　指令的性能  25

1.6.5　经典的CPU性能公式  26

1.7　功耗墙  28

1.8　沧海巨变：从单处理器向多处理器转变  30

1.9　实例：Intel Core i7基准  32

1.9.1　SPEC CPU基准测试程序  32

1.9.2　SPEC功耗基准测试程序  34

1.10　加速：使用Python语言编写矩阵乘法程序  35

1.11　谬误与陷阱  36

1.12　本章小结  38

1.13　历史观点和拓展阅读  39

1.14　自学  39

1.15　练习题  42

第2章　指令：计算机的语言  46

2.1　引言  46

2.2　计算机硬件的操作  48

2.3　计算机硬件的操作数  50

2.3.1　存储器操作数  51

2.3.2　常数或立即数操作数  53

2.4　有符号数和无符号数  54

2.5　计算机中指令的表示  59

2.6　逻辑操作  65

2.7　决策指令  67

2.7.1　循环  68

2.7.2　case/switch语句  70

2.8　计算机硬件对过程的支持  71

2.8.1　使用更多寄存器  72

2.8.2　嵌套过程  74

2.8.3　在栈中为新数据分配空间  76

2.8.4　在堆中为新数据分配空间  76

2.9　人机交互  78

2.10　MIPS中32位立即数和地址的寻址  82

2.10.1　32位立即数  83

2.10.2　分支和跳转中的寻址  83

2.10.3　MIPS寻址模式总结  85

2.10.4　机器语言解码  87

2.11　并行与指令：同步  89

2.12　翻译并执行程序  91

2.12.1　编译器  91

2.12.2　汇编器  91

2.12.3　链接器  93

2.12.4　加载器  95

2.12.5　动态链接库  95

2.12.6　启动一个Java程序  97

2.13　综合实例：C排序程序  98

2.13.1　swap过程  98

2.13.2　sort过程  100

2.14　数组与指针  104

2.14.1　用数组实现clear  104

2.14.2　用指针实现clear  106

2.14.3　比较两个版本的clear  106

2.15　高级内容：编译C语言和解释Java语言  107

2.16　实例：ARMv7（32位）指令集  107

2.16.1　寻址模式  108

2.16.2　比较和条件分支  108

2.16.3　ARM的特色  109

2.17　实例：ARMv8（64位）指令集   111

2.18　实例：RISC-V指令集  112

2.19　实例：x86指令集  112

2.19.1　Intel x86的演进  112

2.19.2　x86寄存器和数据寻址模式  114

2.19.3　x86整数操作  115

2.19.4　x86指令编码  117

2.19.5　x86总结  119

2.20　加速：使用C语言编写矩阵乘法程序  119

2.21　谬误与陷阱  120

2.22　本章小结  122

2.23　历史观点和拓展阅读  124

2.24　自学  124

2.25　练习题  126

第3章　计算机的算术运算  132

3.1　引言  132

3.2　加法和减法  132

3.3　乘法  136

3.3.1　顺序的乘法算法和硬件  137

3.3.2　有符号乘法  139

3.3.3　更快速的乘法  139

3.3.4　MIPS中的乘法  140

3.3.5　小结  140

3.4　除法  140

3.4.1　除法算法和硬件  141

3.4.2　有符号除法  143

3.4.3　更快速的除法  144

3.4.4　MIPS中的除法  144

3.4.5　小结  145

3.5　浮点运算  146

3.5.1　浮点表示  147

3.5.2　浮点加法  151

3.5.3　浮点乘法  154

3.5.4　MIPS中的浮点指令  156

3.5.5　算术精确性  161

3.5.6　小结  163

3.6　并行性和计算机算术：子字并行  164

3.7　实例：x86中的流处理SIMD扩展和高级向量扩展  166

3.8　加速：子字并行和矩阵乘法  167

3.9　谬误与陷阱  168

3.10　本章小结  171

3.11　历史观点和拓展阅读  174

3.12　自学  174

3.13　练习题  176

第4章　处理器  181

4.1　引言  181

4.1.1　一个基本的MIPS实现  182

4.1.2　实现方式概述  182

4.2　逻辑设计的一般方法  184

4.3　建立数据通路  187

4.4　一个简单的实现机制  193

4.4.1　ALU控制  193

4.4.2　主控制单元的设计  195

4.4.3　为什么不使用单周期实现方式  201

4.5　多周期实现  202

4.6　流水线概述  203

4.6.1　面向流水线的指令集设计  206

4.6.2　流水线冒险  207

4.6.3　小结  212

4.7　流水线数据通路与控制  213

4.7.1　图形化表示的流水线  221

4.7.2　流水线控制  224

4.8　数据冒险：旁路与阻塞  227

4.9　控制冒险  237

4.9.1　假定分支不发生  238

4.9.2　缩短分支的延迟  238

4.9.3　动态分支预测  241

4.9.4　小结  244

4.10　异常  245

4.10.1　MIPS体系结构中的异常处理  245

4.10.2　流水线实现中的异常  246

4.11　指令级并行  249

4.11.1　推测