Vax-II Assembly Language Programming (Prentice-Hall software series) pdf epub mobi txt 電子書 下載 在線閱讀 2026

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出版者:Prentice Hall

作者:Sara Baase

出品人:

頁數:0

译者:

出版時間:1983-02-15

價格:0

裝幀:Hardcover

isbn號碼:9780139409578

叢書系列:

圖書標籤:

• Vax
• Assembly Language
• Programming
• Computer Science
• Digital Equipment Corporation
• Prentice-Hall
• Software Series
• 1970s
• Technical
• Reference
• Computer Architecture

計算機體係結構與係統級編程導論：深入理解現代硬件的基石 本書旨在為讀者提供一個全麵而深入的視角，探討現代計算機體係結構的基礎原理及其與係統級編程的緊密聯係。我們聚焦於理解計算的底層機製，如何將高級語言的指令轉化為機器可執行的代碼，以及操作係統和硬件之間微妙的交互作用。本書內容將側重於理論基礎、設計哲學和實踐應用，旨在培養讀者構建高效、健壯軟件所需的核心認知能力。 第一部分：計算的基石——從晶體管到指令集 本部分將從最基本的電子元件開始，構建起我們對現代數字係統的理解。 第一章：電子邏輯與布爾代數的基礎 我們將從半導體物理學的宏觀應用齣發，探討晶體管作為開關的基本功能。隨後，詳細介紹布爾代爾數在數字電路設計中的核心地位，包括邏輯門（AND, OR, NOT, XOR, NAND, NOR）的實現及其真值錶。重點分析如何利用這些基本門構建加法器（半加器與全加器）、多路選擇器（Multiplexers）和譯碼器（Decoders）。本章將強調邏輯抽象層級的重要性，即如何將物理實現轉化為可操作的邏輯功能，為後續的處理器設計打下堅實的基礎。 第二章：數字係統設計與存儲單元 本章深入研究時序邏輯電路。我們將分析鎖存器（Latches）和觸發器（Flip-flops，如SR, D, JK, T型）的工作原理，解釋時鍾信號在同步數字係統中的作用。在此基礎上，我們將探討寄存器、移位寄存器和計數器的設計與應用。存儲器結構方麵，本書將詳細介紹SRAM（靜態隨機存取存儲器）和DRAM（動態隨機存取存儲器）的內部工作機製、讀寫周期、刷新需求及其在緩存層次結構中的位置和作用。我們將通過具體實例展示如何利用觸發器構建簡單的隨機存取存儲器陣列。 第三章：指令集架構（ISA）的原理與分類 指令集架構是硬件與軟件之間的契約。本章將詳細分析不同類型的ISA設計哲學，包括復雜指令集計算機（CISC）和精簡指令集計算機（RISC）的優缺點與曆史演變。我們將深入探討指令的格式（操作碼、操作數、尋址模式），以及數據類型、內存尋址模式（直接、間接、寄存器相對尋址等）的設計考量。本章將重點講解操作數如何被編碼並被處理器執行單元解析，為後續匯編語言的學習奠定理論框架。 第二部分：處理器核心：流水綫、控製與數據通路 本部分將揭示中央處理器（CPU）的內部結構，關注指令如何被高效地獲取、解碼並執行。 第四章：數據通路設計與算術邏輯單元（ALU） 本章專注於CPU內部的數據傳輸路徑。我們將詳細剖析ALU的功能，包括整數加減乘除、邏輯運算和位移操作的實現電路。接著，我們將構建一個基本的數據通路，展示寄存器堆、ALU、內存接口之間的數據流動。我們還將討論多周期數據通路的概念，以及如何通過控製信號來協調不同階段的操作。 第五章：指令流水綫技術 為瞭提高指令吞吐量，流水綫技術是現代處理器的核心。本章將全麵介紹經典的五級流水綫模型（取指、譯碼、執行、訪存、寫迴）。我們將深入探討流水綫中的關鍵挑戰：數據依賴（RAW、WAR、WAW）、控製依賴（分支預測）以及結構冒險。解決這些冒險的技術，如流水綫停頓（Stalling）、數據前遞（Data Forwarding）和分支預測算法（如靜態與動態預測），將得到詳盡的分析和圖解。 第六章：內存層次結構與緩存管理 處理器速度與主存速度之間的巨大鴻溝需要通過有效的內存層次結構來彌補。本章將詳細解析L1、L2、L3緩存的設計。重點分析緩存的映射策略（直接映射、全相聯、組相聯）和塊替換策略（LRU、隨機）。我們還將探討寫操作的策略（寫直達、寫迴），以及如何量化分析緩存的命中率、未命中懲罰和有效訪問時間。虛擬內存的概念也將在此處引入，作為硬件內存管理的基礎。 第三部分：係統級軟件與硬件交互 本部分將從體係結構的角度，考察操作係統如何利用硬件特性實現多任務、資源管理和安全隔離。 第七章：異常、中斷與特權級 現代操作係統依賴於高效的中斷和異常處理機製來響應外部事件和內部錯誤。本章將詳細闡述中斷嚮量錶、中斷控製器（如PIC或APIC）的工作流程。我們將深入探討處理器的運行模式（用戶態與內核態），以及係統調用（System Call）如何安全地在特權級之間切換，這是操作係統內核啓動和執行應用代碼的關鍵橋梁。 第八章：內存管理單元（MMU）與虛擬地址轉換 虛擬內存是實現進程隔離和內存保護的基石。本章將詳細講解MMU在硬件層麵如何將虛擬地址轉換為物理地址。重點分析頁錶（Page Tables）的結構，包括多級頁錶的設計及其對TLB（Translation Lookaside Buffer）性能的影響。我們將討論缺頁中斷（Page Fault）的處理流程，以及操作係統如何通過置換算法管理物理內存頁麵。 第九章：並行計算基礎：從多核到SIMD 隨著摩爾定律的演進，並行性已成為性能提升的主要驅動力。本章將介紹多核處理器的基本架構，包括共享內存模型和緩存一緻性協議（如MESI）。此外，我們將探討單指令多數據（SIMD）指令集（如SSE, AVX）的工作原理及其在嚮量化計算中的應用，以及如何通過特定的指令序列優化數據密集型算法的性能。 結語 本書提供瞭一個從物理層到操作係統抽象層對計算機係統進行係統性梳理的框架。通過對這些底層機製的透徹理解，讀者將能夠設計齣更能適應硬件特性、性能更優異的軟件，並為未來深入研究編譯器優化、高性能計算或嵌入式係統開發打下堅實的基礎。本書的重點在於“為什麼”和“如何”這些機製存在，而非僅僅停留在錶麵的編程語法層麵。

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