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计算机组成与系统结构(第二版)

  • 作 者:裘雪红 盛立杰 张剑贤 车向泉 刘凯
  • 书代号:606300
  • I S B N:978-7-5606-5761-5
  • 出版日期:2020-08
  • 印刷日期:2020-08
  • 业务分类:本科;
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内容简介
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本书主要讲述计算机的基本体系结构、基本组成原理和基本实现方法,涉及的内容包括从计算机底层的CPU核心直到最上层的并行系统架构,具体介绍了各种计算机系统中采用的数据表示与运算方法、指令设计与流水线处理技术、存储体系与存储技术、输入/输出系统与I/O技术、并行体系结构及互连技术等成熟技术与新技术,并结合新产品、新系统说明了各种技术的应用。

本书主要讲述计算机的基本体系结构、基本组成原理和基本实现方法,涉及的内容包括从计算机底层的CPU核心直到最上层的并行系统架构,具体介绍了各种计算机系统中采用的数据表示与运算方法、指令设计与流水线处理技术、存储体系与存储技术、输入/输出系统与I/O技术、并行体系结构及互连技术等成熟技术与新技术,并结合新产品、新系统说明了各种技术的应用。

本书力求语言精练,深入浅出,通俗易懂,重点突出,在强调原理的同时注重技术与实例的结合,在强调基础知识的同时注重新技术的融入。

本书与教育部高等学校教学指导委员会下设的计算机科学与技术教学指导委员会制定的计算机科学与技术专业规范中建议的“计算机组成与体系结构”教学大纲和ACM/IEEECS课程指南吻合,涵盖了全国硕士研究生入学考试计算机科学与技术学科联考大纲中“计算机组成原理”课程的内容,适用于“计算机组成与体系结构”和“计算机组成原理”课程的教学与自学,能够给学生建立完整的计算机组成与体系结构的基本概念和知识体系。

我们总是感叹计算机的发展速度太快,以至于在编写教材时总有太多的新技术因为篇幅的限制而无法纳入其中,为此也不免有所遗憾。但我们仍力求为未来从事计算机系统硬件设计和软件设计的学习者提供有价值的参考书。

了解计算机体系结构和基本工作原理,对于计算机系统硬件设计者和软件设计者来说,是同等重要的。本书力求较完整地阐述现代计算机的基本组成、软硬件相互配合的工作原理、重要的并行体系结构和核心技术,使软件设计者在对计算机基本硬件技术深入理解的基础上能够充分发挥软件系统的效能,使硬件设计者在充分了解软硬件协同关系及硬件对软件具有深刻影响的基础上运用与创新更完善的计算机体系结构和硬件技术。

编写本书最直接的动因是希望引入新推出的开源的RISCV指令集体系结构,在编写中我们将其作为更新本书相关章节技术内容的支撑。我们保留了第一版中的有用元素,对全书结构进行了更合理的设计,对文字进行了更精心的修改,删除了一些不影响大局的非关键技术的内容。对比第一版,本书增删的内容包括:

第1章,增加了指令集体系结构、高级语言程序执行过程的描述,精简了基准测试程序描述。

第2章,增加了Unicode与UTF8编码介绍。

第3章,增加了逻辑与移位运算,删除了两位乘法运算。

第4章,增加了主存的物理和逻辑结构、主存的设计方法、2/4/8路组相联地址映射与变换的实现方法、RISCV中页式虚拟存储器的实现等,重新组织了Cache性能测量与性能提高的内容,精简了磁盘阵列RAID。

第5章,增加了RISCV和x86寻址方式、RISCV指令格式和指令系统,删除了MIPS指令系统。

第6章,增加了基础的RISCV系统结构、RISCV系统控制单元设计,删除了Sun的CPU。

第7章,增加了RISCV基本指令流水线设计,精简了基本的指令流水线、处理控制冒险的方法。

第8章,增加了RISCV和x86处理器中的异常与中断、直接高速缓存存取(DCA),精简了I/O通道方式、输入/输出设备。

第9章,增加了GPU体系结构、云计算、高性能计算机发展现状,删除了阵列处理机、部分互连模式和互连网络、集群。

在完成本书编写之际,我们依然要感谢国内外同类教材和相关资料的作者,特别是参考文献中提及著作的作者,是他们的众多作品为我们提供了丰富的参考和借鉴素材。我们也依然要感谢西安电子科技大学出版社为本书的出版提供机会。

本书第1、4章由车向泉老师编写,第2、8章由盛立杰老师编写,第3、5章由张剑贤老师编写,第6、7章由裘雪红老师编写,第9章由刘凯老师编写,全书由裘雪红老师统稿与修改。

由于实践条件和我们自身水平的限制,对于本书中某些新技术,我们无法实际验证,所以可能对某些新技术理解得不透彻,书中难免有不足之处,恳请专家、同行和读者给予批评指正,我们将不胜感激。

作者E-mail:xhqiu@xidian.edu.cn。

作 者

2020年4月

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