Computer Architecture, Sixth Edition

Computer Architecture, Sixth Edition pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Morgan Kaufmann
作者:Hennessy, John L.
出品人:
页数:936
译者:
出版时间:2017-12-7
价格:USD 94.95
装帧:平装
isbn号码:9780128119051
丛书系列:
图书标签:
  • 计算机科学
  • 计算机
  • 计算机体系结构
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  • Computing
  • Engineering
  • Systems
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具体描述

For over 20 years, Computer Architecture: A Quantitative Approach has been considered essential reading by instructors, students, and practitioners of computer design. The latest edition of this classic textbook is fully revised with the latest developments in processor and system architecture. It now features examples from the RISC-V ("RISC Five") instruction set architecture, a modern RISC instruction set developed and designed to be a free and openly adoptable standard. It also includes a new chapter on domain-specific architectures and an updated chapter on warehouse-scale computing that features the first public information on Google's newest WSC. True to its original mission of demystifying computer architecture, the sixth edition of Computer Architecture: A Quantitative Approach continues its longstanding tradition of focusing on the areas where the most exciting computing innovation is happening, while always keeping an emphasis on good engineering design.

Includes a new chapter on domain-specific architectures, explaining how they are only path forward for improved performance and energy efficiency given the end of Moore’s Law and Dinnard scaling. Features first publication of several DSAs from industry.

Features extensive updates to the chapter on warehouse-scale computing, with first public information on the newest Google WSC.

Updates to other chapters include new material dealing with the use of stacked DRAM; data on the performance of new Nvidia Pascal GPU vs new AVX/512 Intel Skylake CPU; and extensive additions to content covering multicore architecture and organization.

Trademark Putting It All Together sections appear near the end of every chapter, providing real-world technology examples that demonstrated the principles covered in each chapter.

Includes review appendices in the printed text and additional reference appendices available online

Includes updated and improved case studies and exercises.

好的,这是一本关于计算机体系结构的书籍简介,其内容与《计算机体系结构,第六版》(Computer Architecture, Sixth Edition)无关。 --- 《现代计算机系统与性能分析:从底层硬件到高级优化》 作者:[此处可虚构作者姓名,例如:张伟、李明] 出版社:[此处可虚构出版社名称,例如:科技文献出版社] 内容简介: 本书旨在为读者提供一个全面且深入的视角,探究当代计算机系统的设计原理、性能瓶颈及其优化策略。我们不局限于传统的指令集架构(ISA)层面,而是将视野拓展到多核并行计算、异构加速器集成以及新兴存储技术所构成的复杂生态系统。全书结构严谨,理论与实践并重,力求使学习者不仅理解“计算机如何工作”,更能洞察“如何让计算机工作得更好”。 第一部分:基础架构的演进与抽象层次 本部分首先回顾了计算机系统的基本构建模块,但重点放在现代处理器设计中对这些模块的重新诠释。我们探讨了摩尔定律在当前阶段所面临的物理和经济挑战,并分析了如何通过架构创新来延续性能提升的步伐。 指令集架构的深度解析(非特定ISA):我们深入研究了RISC与CISC范式在现代设计中的融合现象,强调了微操作(micro-operations)解码、乱序执行(Out-of-Order Execution)的实现机制,以及如何通过预测单元(如分支预测器、Load/Store 预测器)来隐藏指令级并行(ILP)的延迟。本书将详述指令级并行度(ILP)的度量标准及其对流水线深度的影响。 存储器层级结构的再思考:高速缓存(Cache)仍然是性能的关键,但其设计已变得极其复杂。本章详细阐述了多级缓存的组织结构(包括L1/L2/L3的结构差异、片上网络结构、一致性协议如MESI的扩展应用),以及非一致性存储访问(Non-coherent memory access)在异构系统中的挑战。特别地,我们引入了面向特定工作负载的缓存替换策略,如基于硬件的感知型(Hardware-Aware)替换算法。 主存系统与持久性内存(Persistent Memory):讨论了DRAM技术的最新进展(如HBM、GDDR6)及其延迟特性。更重要的是,本书专门开辟章节探讨了非易失性内存技术(如3D XPoint、MRAM)如何重塑内存/存储的边界,以及软件如何通过新的API和内存模型来充分利用这些持久性介质的带宽和容量优势。 第二部分:并行性与多核设计 随着单核频率提升的停滞,并行性已成为性能提升的核心驱动力。本部分聚焦于如何有效地管理和利用片上并行资源。 多核处理器的互连网络(NoC):超越传统的总线结构,本书详细分析了片上网络(Network-on-Chip)的设计,包括拓扑结构选择(如Mesh、Torus、Fat Tree)、路由算法(如Dimension Order Routing、Adaptive Routing)和流控制机制,这些直接影响了处理器间通信的延迟和吞吐量。 内存一致性模型与同步原语:一致性模型是多核编程的基石。我们对比了顺序一致性、释放一致性、顺序一致性等模型的理论基础和硬件开销。本书深入剖析了硬件同步机制,如原子操作(Atomic Operations)、内存屏障(Memory Barriers)的实现细节及其在跨核通信中的性能影响。 并发编程模型与编译器协同设计:探讨了OpenMP、MPI、CUDA等主流并行编程模型的底层映射机制。重点在于分析编译器如何通过静态分析来优化并行代码,例如循环变换(Loop Transformation)以提高数据局部性,以及如何在高层抽象下暴露更多的并行性给硬件调度器。 第三部分:加速器与异构计算 现代计算负载越来越依赖专业化的硬件加速器。本部分关注CPU、GPU、FPGA及专用ASIC之间的协同工作。 图形处理器(GPU)架构详解:深入剖析GPU的SIMT(Single Instruction, Multiple Thread)执行模型,包括线程束(Warp/Wavefront)调度、内存访问模式(例如,合并访问、Bank冲突)以及寄存器文件管理。我们分析了GPU在高性能计算(HPC)和机器学习(ML)工作负载中的优化策略。 异构系统的数据传输与一致性:在CPU与加速器之间,高效的数据移动是瓶颈所在。本书讨论了PCIe的最新标准、CXL(Compute Express Link)等互连技术,以及如何实现CPU与加速器之间的缓存一致性,以支持零拷贝(Zero-Copy)操作。 领域专用架构(DSA)的设计原则:分析了针对特定算法(如深度学习推理、图形渲染)的ASIC设计理念,包括数据流图的优化、流水线化设计以及资源分配策略,对比其在能效比(Energy Efficiency)上超越通用CPU的优势。 第四部分:性能评估、功耗与能效 系统性能的衡量远不止于时钟频率。本部分侧重于量化分析和系统级优化。 性能分析的量化方法:介绍如何使用性能计数器(Performance Counters)和硬件性能分析工具来识别关键性能指标(KPIs),如指令周期数(CPI)、分支未命中率、缓存未命中率和内存墙瓶颈。我们强调性能是工作负载、软件和硬件共同作用的结果。 功耗与热管理:讨论了动态电压与频率调节(DVFS)策略,以及如何通过架构设计(如时钟门控、电源门控)来最小化静态与动态功耗。分析了热点管理(Hotspot Management)对系统性能限制的影响。 超越冯·诺依曼架构的展望:简要介绍面向未来的计算范式,如类脑计算(Neuromorphic Computing)、存内计算(In-Memory Computing)的基本概念,以及它们对传统体系结构假设的潜在颠覆性影响。 本书特点: 本书基于最新的研究成果和工业实践,采用了丰富的图表和实际案例来阐释复杂的概念。它假设读者已具备计算机科学或电子工程的初级知识,旨在将学习者从“会用”提升到“能设计和优化”的层次。通过对当前主流技术的深入剖析,本书为从事系统软件开发、硬件设计、高性能计算以及计算机系统研究的人员提供了坚实的理论基础和前沿视角。

作者简介

John L. Hennessy is a Professor of Electrical Engineering and Computer Science at Stanford University, where he has been a member of the faculty since 1977 and was, from 2000 to 2016, its tenth President. Prof. Hennessy is a Fellow of the IEEE and ACM; a member of the National Academy of Engineering, the National Academy of Science, and the American Philosophical Society; and a Fellow of the American Academy of Arts and Sciences. Among his many awards are the 2001 Eckert-Mauchly Award for his contributions to RISC technology, the 2001 Seymour Cray Computer Engineering Award, and the 2000 John von Neumann Award, which he shared with David Patterson. He has also received seven honorary doctorates.

David A. Patterson is the Pardee Chair of Computer Science, Emeritus at the University of California Berkeley. His teaching has been honored by the Distinguished Teaching Award from the University of California, the Karlstrom Award from ACM, and the Mulligan Education Medal and Undergraduate Teaching Award from IEEE. Patterson received the IEEE Technical Achievement Award and the ACM Eckert-Mauchly Award for contributions to RISC, and he shared the IEEE Johnson Information Storage Award for contributions to RAID. He also shared the IEEE John von Neumann Medal and the C & C Prize with John Hennessy. Like his co-author, Patterson is a Fellow of the American Academy of Arts and Sciences, the Computer History Museum, ACM, and IEEE, and he was elected to the National Academy of Engineering, the National Academy of Sciences, and the Silicon Valley Engineering Hall of Fame. He served on the Information Technology Advisory Committee to the U.S. President, as chair of the CS division in the Berkeley EECS department, as chair of the Computing Research Association, and as President of ACM. This record led to Distinguished Service Awards from ACM, CRA, and SIGARCH.

目录信息

读后感

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书对应的CD资源在这:https://booksite.elsevier.com/9780123747501/downloads/Resources.zip 勿需多言,此书让我大开眼界!相见恨晚!截止明年3月,必须啃完! 此版增加了一个新的章节,定制化的架构,因为在特定领域里,定制化的架构比通用架构有更好的性能 此版最大改动是从...  

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书籍说明 计算机体系结构领域最经典著作 两位作者都是该领域的大牛 特别是附录部分,对计算机硬件的基础知识有一个全面介绍 适合基础不好的同学认真阅读(比如我。。。) 阅读建议 计算机体系结构最经典书籍,适合和第四章结合起来阅读 另外: 还是英文原版比较靠谱。。。  

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本书总的来说还是比较高级的内容,对内存模型,缓存结构方式的概念原理等都略过不讲。专心讲 quantitative 的部分。如果对体系结构不熟悉,应该先读 <Computer Organization and Design > 或者 <Computer Systems: A Programmer's Perspective>。 本书最大的特点就是...  

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这本书能够很全面的介绍计算机体系结构方面的知识,对于有兴趣在计算机体系结构,编译原理等方面进行发展的学生来说,个人觉得是必看的书。即使你的兴趣不在体系结构这个方面,读这本书对你也会有很大的帮助。 不过现在已经出到第四版了,建议大家还是参考最新的文献。  

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看第三版是因为家里已经有了。因为实在太厚(比乔布斯传还厚),拿起来太不方便,于是在网上寻找电子版。结果找到的大都是第4版的了,也挺好的。 第三版是2002年的,第四版这是2006年出版的。从封面的照片上就可以看出不同了:从一根柱子,变成了一堆柱子。 这真是一本与时...  

用户评价

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作为一名软件工程师,我一直试图深入理解代码是如何在硬件上执行的,而这本书恰好填补了我在这方面的知识空白。它巧妙地将硬件的细节与软件的性能联系起来,让我能够更好地理解为什么某些代码写法会比另一些更有效率。书中对于并行计算和多线程编程的章节,对我来说尤其宝贵。它不仅解释了多核处理器的基本原理,还深入探讨了如何设计高效的并发算法,以及如何避免常见的并发问题,如死锁和竞态条件。例如,书中关于内存模型和一致性保证的讲解,对于编写可靠的多线程程序至关重要。我尝试将书中的一些优化技巧应用到我的实际项目中,例如通过调整数据访问模式来提高缓存命中率,结果确实带来了显著的性能提升。这本书的价值在于,它不仅仅是枯燥的理论堆砌,而是能够直接指导实际编程工作,提升开发者的技术素养。

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这本书的结构安排非常合理,从最基础的概念讲起,逐步深入到更复杂的体系结构。阅读体验非常流畅,作者的语言表达清晰且准确,即使是一些非常抽象的概念,也能被解释得通俗易懂。我特别喜欢它在每个章节末尾都附带的习题,这些习题不仅能够检验我对知识的掌握程度,还能帮助我从不同的角度去思考和理解问题。我经常会花时间去思考那些比较有挑战性的习题,并尝试自己去推导答案。书中还提供了不少参考文献,这对于我进一步深入研究某个特定领域非常有帮助。我曾经根据书中的指引,去阅读了一些关于向量处理器和GPU架构的经典论文,这极大地拓宽了我的视野。这本书就像一个良师益友,引导我在计算机体系结构领域不断探索和进步。

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这本书的语言风格非常专业且严谨,但又不失易读性。作者在专业术语的运用上恰到好处,并且在初次出现时都会给出清晰的定义和解释。这对于我这样一个非计算机专业背景的读者来说,显得尤为重要。书中对各类计算机组件的描述,都非常细致入微,仿佛能够看到它们在内部的运作。我曾经花了很多时间去研究书中关于互连网络的设计,特别是拓扑结构和路由算法的讨论,这对于构建大规模并行计算系统至关重要。它让我对数据如何在处理器之间高效传输有了更深刻的理解。此外,书中对新兴技术,如量子计算和类脑计算的初步探讨,也让我对未来的计算机技术发展充满了期待。

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这本书的内容更新非常及时,它反映了计算机体系结构领域的最新发展和技术趋势。作者在撰写时,充分考虑到了读者在不同学习阶段的需求,从入门到深入,都有相应的层次。我最喜欢的是书中关于功耗和散热管理的讨论,这在当今对能源效率要求越来越高的时代,显得尤为重要。它让我了解了处理器设计者如何在性能和功耗之间做出权衡,以及如何通过各种技术来降低系统的能耗。我曾经利用书中介绍的一些功耗模型,对我的应用程序进行了功耗分析,并尝试通过调整算法和数据结构来降低其运行时的功耗。这本书的全面性和前瞻性,使得它成为我案头必备的参考书。

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这本书不仅仅是一本技术书籍,更像是一次深入的学术探索。作者对每个概念的阐述都非常到位,并且引用了大量的研究文献,这让我能够追溯到各个知识点的源头。我特别欣赏书中对不同设计权衡的讨论,例如在性能、功耗和成本之间的取舍。理解这些权衡,能够帮助我更全面地认识计算机体系结构的设计挑战。书中关于输入/输出(I/O)系统的论述也相当详细,包括了各种 I/O 设备的工作原理,以及如何设计高效的 I/O 接口和控制器。我曾经仔细研究了书中关于 DMA(直接内存访问)的介绍,并尝试将其应用到我的一个嵌入式系统中,以提高数据传输的效率。这本书的严谨性和学术性,使它成为我进行更深入研究的坚实基础。

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这本书的理论深度绝对是毋庸置疑的,它就像一个宝藏,每一次翻阅都能挖掘出新的知识点。作者在梳理计算机体系结构各个层面的联系时,展现出了惊人的洞察力。从微观的晶体管逻辑门,到宏观的多处理器系统,每一个环节都衔接得天衣无缝。我尤其欣赏它在讲解存储器层次结构时所使用的类比,那种从寄存器到外存的逐级访问延迟的差异,被描述得非常形象,帮助我理解了为什么缓存如此重要。书中对于指令集架构(ISA)的讨论,也让我大开眼界,它不仅仅列举了 RISC 和 CISC 的区别,还深入分析了不同 ISA 的设计理念如何影响到处理器性能、功耗以及软件开发的复杂性。我曾经花了很多时间去研究不同 ISA 的指令编码方式,以及它们在不同应用场景下的优劣,这本书为我提供了坚实的理论基础。更令人称道的是,作者并没有止步于理论,而是通过大量的实际例子来佐证其观点,比如对特定处理器型号的性能分析,都极具参考价值。

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这本书的排版设计非常出色,页眉页脚的信息清晰明了,每章的标题和副标题也结构清晰,方便查找和定位内容。书中的插图和图表绘制精良,不仅美观,而且能够准确地传达信息。我尤其喜欢书中关于存储器一致性模型的讲解,它清晰地描述了不同处理器在访问共享内存时可能出现的各种问题,以及相关的解决方案。这对于编写正确且高效的并发程序至关重要。我曾经仔细研究了书中关于缓存一致性协议的详细介绍,比如 MESI 协议,并尝试将其原理应用到我自己的一个小型并行系统中。这本书的内容深度和广度都让我印象深刻,它不仅适合初学者入门,也为专业人士提供了宝贵的参考。

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这本书的内容覆盖面非常广,几乎包含了计算机体系结构领域的各个重要方面,从逻辑设计到指令集,再到存储器系统和 I/O 设备,无所不包。作者在保持内容的深度和广度的同时,还注重知识的更新,引用了不少近期的研究成果和技术趋势。我尤其欣赏它对性能评估和分析方法的详细介绍,这对于理解和优化计算机系统的性能至关重要。书中关于性能瓶颈分析的论述,让我能够更系统地识别和解决系统中的性能问题。我尝试利用书中介绍的一些性能分析工具,对我的项目进行基准测试,并根据分析结果进行相应的优化。这本书的实践性很强,它不仅仅是理论知识的传授,更是实际问题解决能力的培养。

评分

这本书的纸质手感相当不错,封面设计简洁而专业,初次拿到它,就能感受到其分量和深度。装帧质量也很高,页面的印刷清晰,文字排版疏朗有致,长时间阅读也不会觉得眼睛疲劳。我尤其喜欢它在图表方面的处理,那些关于处理器结构、内存层次、流水线设计的示意图,都非常直观且细节丰富,即使是初学者也能通过它们快速理解复杂的概念。例如,书中有几幅关于CPU内部各个功能单元连接的插图,将 ALU、寄存器文件、控制单元等组件的交互关系描绘得一清二楚。此外,书中引用的一些历史性案例研究,比如早期计算机的设计哲学,也为理解现代计算机架构的演进提供了宝贵的视角。它不仅仅是技术手册,更像是对计算机科学发展历程的一次生动回顾,让我对这项技术背后的智慧和创造力有了更深的敬意。在阅读过程中,我发现书中对于性能优化方面的论述也相当透彻,从指令集设计到缓存一致性协议,都给出了深入的分析和实用的建议。

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这本书为我打开了一个全新的视角,让我能够从硬件层面去审视软件的运行。作者在讲解过程中,非常注重理论与实践的结合,通过大量的实例来阐述复杂的概念。我尤其喜欢书中对流水线技术和乱序执行的深入剖析,这些技术是现代高性能处理器设计的核心。理解这些技术,能够帮助我更好地编写能够充分利用处理器能力的软件。书中还提供了很多关于如何优化程序性能的技巧,这些技巧都非常实用,并且能够直接应用于实际的开发工作中。我尝试将书中介绍的一些指令级并行(ILP)优化技术应用到我的代码中,例如循环展开和指令调度,收到了不错的效果。

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对比同作者另一本,这本太没有感觉了

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