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出版者:Morgan Kaufmann

作者:John L. Hennessy

出品人:

页数:856

译者:

出版时间:2011-9-30

价格:USD 89.95

装帧:Paperback

isbn号码:9780123838728

丛书系列:

图书标签:

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《计算机系统：从硬件到软件的深度剖析》 图书简介 本书旨在为读者提供一个全面、深入且实用的计算机系统知识体系，内容涵盖了从最底层的硬件结构到上层软件实现的各个关键层面。本书不仅仅是一本理论教材，更是一本指导实践的工具书，适合于计算机科学、电子工程、软件工程等相关专业的学生、工程师以及对计算机底层原理充满好奇的专业人士。 第一部分：计算机硬件基础——构建计算的基石 本部分将从最基础的电子元件开始，逐步构建起现代计算机的硬件骨架。我们将详细解析数制与编码，探讨二进制、八进制、十六进制之间的转换，以及如何用二进制表示数字、字符和指令。重点关注补码系统，理解其在有符号数运算中的重要性及其效率优势。 随后，我们深入组合逻辑电路与时序逻辑电路的设计与实现。读者将学习如何使用逻辑门（AND, OR, NOT, XOR等）构建复杂的组合电路，如加法器、多路选择器和译码器。在时序逻辑部分，我们将解析触发器（Flip-Flops）的工作原理，并展示如何利用它们构建寄存器、计数器和状态机，这是存储信息和控制操作的基础。 中央处理器（CPU）的核心组件将是本部分的重中之重。我们将透彻分析算术逻辑单元（ALU）的功能，研究不同加法器（如串行进位加法器与并行查找加法器）的性能权衡。接着，重点讲解控制单元（Control Unit）的设计，包括硬布线控制和微程序控制两种主要方式，阐述它们如何解释指令并产生控制信号来协调整个CPU的运作。 存储系统层次结构的讲解将揭示现代计算机高性能的秘密。我们不仅会介绍寄存器的特性，更会深入探讨高速缓存（Cache Memory）的设计哲学。从局部性原理出发，细致分析缓存映射策略（直接映射、全相联、组相联）、替换算法（LRU、FIFO）和写策略（写直通、写回）。此外，还将全面回顾主存（DRAM）的技术细节、虚拟存储器（Virtual Memory）的原理，包括地址转换过程、页表结构以及TLB（快表）的作用，确保读者理解操作系统如何管理和抽象内存空间。 第二部分：指令集架构（ISA）——硬件与软件的契约 本部分聚焦于指令集架构，它是连接软件和硬件之间的桥梁。我们将对比精简指令集计算（RISC）和复杂指令集计算（CISC）的设计哲学，分析它们在指令格式、寻址模式和流水线效率上的差异。 重点分析指令的格式、操作码和操作数的编码方式。读者将学习如何使用汇编语言阅读和理解机器代码。针对典型的指令类型，如数据传输指令、算术逻辑指令、控制流指令（跳转与分支），我们将详细分析它们在CPU内部的执行步骤。 流水线技术是提升CPU并行处理能力的关键。本书将以经典的五级流水线模型为例，详细讲解指令获取、译码、执行、内存访问和写回五个阶段。深入探讨流水线带来的数据冒险（Data Hazards）和控制冒险（Control Hazards）问题，并介绍暂停/刷新机制、前递通路（Forwarding）和分支预测技术等解决方案，揭示现代处理器如何克服这些瓶颈以达到高吞吐量。 第三部分：系统软件与操作系统交互 硬件的强大需要高效的软件来驱动。本部分将过渡到系统软件层面，重点阐述操作系统（OS）如何管理和利用底层硬件资源。 我们将从引导过程（Boot Process）入手，理解BIOS/UEFI如何初始化硬件，并将控制权交给操作系统内核。中断（Interrupts）和异常（Exceptions）的处理机制将作为连接硬件事件和软件响应的核心主题进行深入剖析，包括中断向量表和上下文切换的原理。 进程与线程管理是操作系统的核心任务。本书将详细介绍进程控制块（PCB）的结构，上下文切换的开销与实现。在并发控制方面，我们将解析互斥锁、信号量、管程等同步原语的底层实现，并探讨死锁的预防、避免和检测算法。 文件系统的设计和实现是数据持久化的关键。我们将探究磁盘结构、I/O操作的原理，并对比FAT、Inode（如在Unix/Linux中）等主流文件系统的组织方式，理解它们如何实现高效的文件访问和空间管理。 第四部分：并行计算与现代架构趋势 在多核时代，并行性已成为性能提升的主导因素。本部分将介绍多处理器系统的架构，如UMA（统一内存访问）和NUMA（非统一内存访问）的特点与挑战。 我们将讨论内存一致性模型（Memory Consistency Models），这是理解多核编程困难的关键。深入研究缓存一致性协议，如MSI、MESI等协议的工作原理，了解硬件是如何确保不同处理器核心看到的数据视图是一致的。 最后，本书将展望异构计算的前沿领域，包括GPU（图形处理器）的SIMT（单指令多线程）架构，以及向量处理器（SIMD）的工作模式，展示如何利用这些新型架构加速特定类型的计算任务。 总结 本书通过循序渐进的讲解，系统地连接了晶体管、逻辑门、CPU微架构、指令集、操作系统内核和并行编程模型。读者在完成本书的学习后，将能够从根本上理解程序执行的全部过程，并具备分析和优化复杂计算机系统性能的坚实基础。

评分☆☆☆☆☆

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...  

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

我个人认为任何一个学计算机的，你可以不把自己的研究方向设在架构，编译器等等，但你必须要懂架构，编译器，操作系统。我个人认为这些东西对于一个CS的人来说不亚于结构，算法，以及标准库的重要。 我一直觉得英文书比中文书好懂，因为中文书喜欢咬文嚼字装专业，也或者是译...  

评分☆☆☆☆☆

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。  

评分☆☆☆☆☆

翻译太差，汉字是认识，但句子没逻辑，很多翻译 是错的。还得看原版，浪费时间，教授们没时间自己翻译，都是研究生做的。书绝对是经典，一定要买原版，不要看翻译，太坑了。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。...  

评分☆☆☆☆☆

《Computer Architecture》这本书，对我来说，不仅仅是一本技术手册，更是一次对“计算”本质的深刻反思。作者在阐述指令集架构（ISA）时，并没有停留在指令的堆砌，而是深入到指令集设计背后所体现的哲学和权衡。我尤其被书中关于流水线（pipelining）技术的讲解所吸引，作者通过生动形象的图示和细致入微的描述，让我得以窥见CPU如何通过将指令执行过程分解为多个阶段，并并行处理来大幅提升效率。而对于流水线中可能出现的各种“冒险”（hazards），如数据冒险（data hazards）、控制冒险（control hazards），以及作者提出的如数据转发（forwarding）、分支预测（branch prediction）等解决方案，更是让我对CPU设计的精妙之处拍案叫绝。书中对存储器层次结构（memory hierarchy）的探讨，也是我非常看重的一部分。对于缓存（cache）的讲解，从其必要性到具体实现方式，如不同的组织方式（直接映射、组相联、全相联）和替换策略（如LRU），都为我理解程序性能与内存访问之间的关系提供了清晰的框架。此外，书中关于虚拟内存（virtual memory）的阐述，对页表（page table）、TLB（Translation Lookaside Buffer）以及缺页中断（page fault）的讲解，也让我对操作系统如何有效地管理和利用物理内存有了更全面的认知。这本书的语言风格极为独特，它既有学术的严谨，又不失一种探索未知的趣味性，让我在不知不觉中沉浸其中，收获良多。

评分☆☆☆☆☆

《Computer Architecture》这本书给我带来的启发远超我的预期，它不仅仅是一本技术书籍，更像是一次对计算机智慧的深度探索。作者对CPU内部设计的讲解，从最基本的逻辑门（logic gate）和触发器（flip-flop）构建起一个简单的处理器，然后逐步引入指令集架构（ISA）、数据通路（datapath）和控制单元（control unit）的设计，整个过程严谨而富有逻辑性。我尤其欣赏书中对流水线（pipelining）技术的详尽阐述，作者不仅解释了流水线的基本概念，还深入探讨了诸如数据冒险（data hazard）、控制冒险（control hazard）等流水线设计中的挑战，以及各种解决方案，如转发（forwarding）和分支预测（branch prediction）。这些内容让我明白了现代处理器之所以能够达到如此高的时钟频率和性能，其背后的精妙设计。书中关于存储器层次结构（memory hierarchy）的讨论也让我茅塞顿开，我之前一直对缓存（cache）的工作原理有些模糊，而这本书清晰地解释了缓存的作用、组织方式（如直接映射、组相联映射、全相联映射）以及替换算法（如LRU）。这些知识对于我理解程序访问模式对缓存性能的影响至关重要。我还对书中关于指令集并行（instruction-level parallelism, ILP）的讨论印象深刻，特别是超标量（superscalar）和乱序执行（out-of-order execution）技术的介绍，让我看到了处理器如何通过更复杂的调度和执行逻辑来榨取每一丝性能。这本书的语言风格非常专业，但同时又充满了启发性，作者善于使用比喻和实例来解释抽象的概念，使得学习过程既高效又充满乐趣。读完这本书，我感觉自己对计算机内部的运作有了更深层次的理解，仿佛为我打开了一扇通往计算机“大脑”的窗户。

评分☆☆☆☆☆

《Computer Architecture》这本书，可以说是我在数字世界探索之旅中的一座灯塔。作者对指令集架构（ISA）的阐述，为我揭示了计算机最底层的语言。我之前对处理器是如何执行指令充满疑问，而这本书则详细介绍了指令的编码、寻址模式以及指令执行的各个阶段。我尤其喜爱书中关于CPU流水线（pipelining）的章节，作者通过精巧的比喻和清晰的图示，让我理解了流水线如何通过将指令执行过程分解成一系列可重叠的阶段，从而实现指令的并行处理。更令我印象深刻的是，作者对流水线中各种“冒险”（hazards）的深入剖析，例如数据冒险、控制冒险，以及它们是如何通过诸如数据转发（forwarding）、分支预测（branch prediction）等技术来解决的，这让我对现代CPU的高性能有了更深刻的认识。书中对存储器层次结构（memory hierarchy）的讲解也让我受益匪浅。我之前对缓存（cache）的理解较为零散，而这本书则系统地介绍了缓存的工作原理、不同级别的缓存（L1, L2, L3）的作用、缓存的组织方式（直接映射、组相联、全相联）以及替换策略。这些知识为我理解程序性能与内存访问的关联提供了坚实的理论基础。此外，书中关于虚拟内存（virtual memory）的讲解，对页表（page table）、TLB（Translation Lookaside Buffer）以及缺页中断（page fault）的详细介绍，让我对操作系统如何高效地管理内存有了更清晰的认识。这本书的阅读体验非常棒，语言风格既专业又富有启发性，让我在学习复杂概念的同时，也保持了高度的兴趣。

评分☆☆☆☆☆

《Computer Architecture》这本书，绝对是我读过的最富有洞察力的计算机技术读物之一。作者从指令集架构（ISA）这个计算机的“灵魂”开始，逐步深入到处理器设计、存储器系统以及I/O接口。我之前对CPU的工作原理一直感到神秘，而这本书则以一种非常系统和详细的方式，为我揭示了CPU的核心组成部分，如算术逻辑单元（ALU）、寄存器堆（register file）和控制单元（control unit）是如何协同工作的。我尤其欣赏书中关于流水线（pipelining）技术的讲解，作者不仅仅是介绍其概念，还深入探讨了流水线中的各种冒险（hazards），如数据冒险（data hazards）、控制冒险（control hazards），以及如何通过数据转发（forwarding）和分支预测（branch prediction）等技术来解决这些问题。这些内容让我深刻理解了现代处理器高吞吐量的实现原理。书中对存储器层次结构（memory hierarchy）的详细论述，特别是对缓存（cache）的深入分析，包括缓存的各种组织方式（直接映射、组相联、全相联）和替换算法，为我理解程序性能与内存访问延迟的关系提供了清晰的思路。此外，书中对虚拟内存（virtual memory）的讲解，对页表（page table）、TLB（Translation Lookaside Buffer）以及缺页中断（page fault）的详尽描述，也让我对操作系统如何有效地管理和利用内存有了更全面的认知。这本书的写作风格非常独特，它既有学术的严谨性，又不失一种娓娓道来的亲切感，让我感觉像是在和一位经验丰富的工程师交流。

评分☆☆☆☆☆

《Computer Architecture》这本书，为我打开了一扇通往计算机硬件内在世界的大门，让我对“计算”的理解上升到了全新的高度。作者在介绍指令集架构（ISA）时，不仅仅是列出指令，而是深入分析了不同ISA的设计理念和权衡，例如RISC和CISC的对比，以及它们对处理器设计和软件优化的影响。我尤其被书中关于CPU流水线（pipelining）的讲解所吸引，作者通过生动的图示和精巧的案例，让我理解了流水线如何通过将指令执行过程分解为多个阶段并并行处理来提升效率。更让我印象深刻的是，作者对流水线中可能出现的各种“冒险”（hazards），如数据冒险（data hazards）、控制冒险（control hazards），以及如何通过数据转发（forwarding）和分支预测（branch prediction）等技术来解决，这让我对现代CPU的高性能有了更深层次的认识。书中对存储器层次结构（memory hierarchy）的详细阐述，特别是对缓存（cache）的深入分析，从其必要性到具体的组织方式（直接映射、组相联、全相联）和替换策略，都为我理解程序性能与内存访问之间的关系提供了清晰的框架。此外，书中对虚拟内存（virtual memory）的讲解，对页表（page table）、TLB（Translation Lookaside Buffer）以及缺页中断（page fault）的详尽描述，也让我对操作系统如何有效地管理和利用内存有了更全面的认知。这本书的语言风格非常流畅，即使在讨论复杂的技术概念时，也能保持清晰和易懂，这让我倍感受益。

评分☆☆☆☆☆

《Computer Architecture》这本书以一种令人着迷的方式，将我对计算机硬件的好奇心转化为深刻的理解。作者在介绍指令集架构（ISA）时，不仅仅是罗列指令，而是深入探讨了不同ISA的设计哲学，例如RISC（精简指令集）和CISC（复杂指令集）之间的权衡，以及它们如何影响处理器设计和软件开发。这让我明白了指令集选择背后的深层原因。书中对CPU流水线（pipelining）的讲解是我最享受的部分之一。作者通过生动的图示和精心设计的案例，清晰地展示了如何将指令执行过程分解为多个阶段，并通过并行处理来提高吞吐量。更重要的是，书中深入探讨了流水线中的冒险（hazards），如数据冒险（data hazards）和控制冒险（control hazards），以及各种解决技术，如数据转发（data forwarding）和分支预测（branch prediction）。这些内容让我对现代CPU的高性能有了更全面的认识。此外，书中对缓存（cache）的详细阐述，包括不同类型的缓存（L1, L2, L3），缓存的组织方式（直接映射、组相联、全相联）以及替换策略，都让我对如何优化内存访问，提高程序性能有了更清晰的思路。我尤其欣赏作者在讨论虚拟内存（virtual memory）时，对页表（page table）、TLB（Translation Lookaside Buffer）以及缺页中断（page fault）的解释，这部分内容让我理解了操作系统如何管理和利用内存，以及它如何与硬件协同工作。这本书的叙事方式非常吸引人，作者就像一位经验丰富的向导，带领我一步步探索计算机的奥秘，让我对之前许多模糊的概念都豁然开朗。

评分☆☆☆☆☆

我必须说，《Computer Architecture》这本书的出现，填补了我知识体系中一个至关重要的空白。我一直对计算机的“心脏”——处理器——充满了好奇，但总觉得隔着一层看不见的迷雾。这本书就像一束光，穿透了这些迷雾。作者在开篇就以一种引人入胜的方式，介绍了指令集架构（ISA）的重要性，从最基础的指令操作码（opcode）到寻址模式（addressing modes），都进行了详尽的解释。我特别喜欢关于CPU流水线（pipelining）的章节，作者通过生动的类比，将抽象的流水线概念具体化，让我能够理解“指令并行”是如何工作的，以及它如何极大地提高了CPU的执行效率。书中的图表设计也非常精良，配合文字说明，让复杂的概念变得易于理解。我之前对于各种CPU性能指标（如IPC——Instructions Per Cycle）的理解都比较模糊，但通过这本书，我才真正明白了这些指标背后的设计原理。特别是关于缓存（cache）和内存管理（memory management）的部分，作者详细阐述了缓存的工作原理、命中率（hit rate）和未命中率（miss rate）对性能的影响，以及虚拟内存（virtual memory）如何巧妙地解决了物理内存不足的问题。这些内容对于我理解软件性能瓶颈，以及如何编写更高效的代码，提供了宝贵的指导。此外，书中对存储器访问延迟（memory access latency）和带宽（bandwidth）的分析，让我对不同存储技术有了更深的认识。这本书的语言风格非常流畅，即使在探讨非常专业的技术问题时，也保持了清晰和易懂，这对于我这样非计算机体系结构专业背景的读者来说，尤为重要。总而言之，这本书让我从一个“使用者”的角色，进阶到了一个能够“理解”和“洞察”计算机底层运作的层面。

评分☆☆☆☆☆

《Computer Architecture》这本书是一次令人印象深刻的学习旅程，它为我揭示了计算机系统深层次的运行机制。作者在开篇对指令集架构（ISA）的介绍，便为我奠定了坚实的基础。我之前对x86架构的复杂性一直感到困惑，而这本书则通过对不同指令格式、寻址方式以及指令执行流程的详细分析，让我理解了其中的设计逻辑。书中关于CPU流水线（pipelining）的讲解，是我学习过程中的一大亮点。作者不仅清晰地解释了流水线的概念，还深入探讨了流水线中的各种冒险，如数据冒险、结构冒险和控制冒险，以及各种解决技术，如数据转发（forwarding）和分支预测（branch prediction）。这些内容让我明白，现代处理器之所以能够实现高性能，离不开这些精妙的流水线管理技术。我对书中关于存储器层次结构（memory hierarchy）的讨论也颇有收获。作者详细解释了缓存（cache）的重要性、不同级别的缓存（L1, L2, L3）的作用、缓存的组织方式（如直接映射、组相联、全相联）以及各种替换策略。理解缓存的工作原理，对我优化程序访问模式，提高代码效率至关重要。此外，书中对虚拟内存（virtual memory）的深入讲解，包括页表（page table）、TLB（Translation Lookaside Buffer）以及缺页中断（page fault）的处理，让我对操作系统如何管理和利用内存有了更深刻的理解。这本书的语言风格非常流畅，即使在讨论复杂的技术概念时，也能保持清晰和易懂，这让我在享受阅读的同时，获得了宝贵的知识。

评分☆☆☆☆☆

这本《Computer Architecture》绝对是我近年来读过的最令人兴奋的技术书籍之一。从封面上那简洁而富有力量的字体，到扉页上那句激励人心的引言，我便立刻感受到一种对计算机底层奥秘的探索召唤。翻开第一页，我被一种全新的视角所吸引。它没有上来就堆砌复杂的公式和晦涩的术语，而是以一种循序渐进、娓娓道来的方式，带领我一步步深入计算机的核心。作者对指令集架构（ISA）的阐述尤其精彩，我之前对x86和ARM架构的理解只停留在表面的应用层面，而这本书则像一把钥匙，为我打开了理解它们设计理念和演进历史的大门。作者对于RISC和CISC风格的对比分析，让我清晰地看到了指令集设计背后的权衡与取舍。更让我印象深刻的是，书中对流水线（pipelining）技术的讲解，不仅仅是理论上的介绍，还通过生动的图示和巧妙的例子，将一个原本抽象的概念具象化，让我能够直观地理解其工作原理以及如何提高指令执行的效率。读到数据通路（datapath）和控制单元（control unit）的设计时，我仿佛置身于一个精密的齿轮转动之中，理解了CPU内部是如何协同工作，处理一条条指令的。这本书的语言风格非常独特，它既有学术的严谨性，又不失一种令人着迷的叙事感，让我沉浸其中，仿佛在与一位经验丰富的工程师进行对话。那些关于缓存（cache）和虚拟内存（virtual memory）的章节，更是让我对计算机性能的瓶颈有了更深刻的认识，并且了解了各种优化策略的原理。我发现，理解这些底层的概念，对于我日后进行软件优化、系统设计，甚至是对新的编程范式（如并行计算）的学习，都具有极其重要的指导意义。这本书不仅仅是关于“如何”构建计算机，更是关于“为何”如此设计，这种深度的思考让我受益匪浅。

评分☆☆☆☆☆

《Computer Architecture》这本书的深度和广度着实令人赞叹，它为我打开了一个全新的认知维度。我一直以来都对计算机的运行机制感到好奇，但往往在深入了解时，会被过于技术性的术语和抽象的概念所困扰。然而，这本书恰恰弥补了这一不足。作者在介绍处理器设计时，对不同微架构的演进历史进行了详尽的梳理，从早期的简单指令集到现代复杂的超标量（superscalar）和乱序执行（out-of-order execution）技术，都进行了深入浅出的剖析。我尤其喜欢其中关于指令流水线（instruction pipeline）的讲解，作者通过清晰的图示和循序渐进的解释，让我理解了如何通过将指令的执行过程分解为多个阶段，并同时处理不同阶段的指令来提高处理器的吞吐量。更让我印象深刻的是，书中对缓存一致性（cache coherence）和多处理器系统（multiprocessor systems）的讨论，这部分内容直击现代计算的核心痛点。理解缓存一致性协议（如MESI协议）是如何确保在多核环境中数据的一致性，对我来说是一次重大的认知升级。此外，书中对存储器层次结构（memory hierarchy）的讲解也十分到位，让我明白了从寄存器到二级缓存再到主内存，每一层级的数据访问速度差异以及它们如何协同工作，对整个系统的性能至关重要。作者在探讨指令集架构（ISA）时，也巧妙地引入了RISC-V等开放指令集架构的讨论，这让我看到了未来计算机设计的一些趋势和可能性。读完这本书，我对CPU内部的工作流程、指令的执行方式以及不同组件之间的交互有了前所未有的清晰认识，这无疑将极大地帮助我理解和优化我的代码性能。

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Bible

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GPU那章太恶心了，terminology hell。。。。。。

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讲系统的性能。实际上大多数it从业者关注的是实现。所以对本书的话题感兴趣的我估计是：大型应用的系统工程师，基础软硬件设备制造商的总工程师。可能还有计算中心的从业人员。

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果然经典!

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果然经典!