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本書由2017年圖靈獎得主Patterson和Hennessy共同撰寫，是計算機體系結構領域的經典書籍，強調軟硬體協同設計及其對性能的影響。本書採用開源的RISC-V指令系統體系結構，講解硬體技術、指令、算數運算、流水線、存儲層次、I/O以及並行處理器等。第2版將RV64切換為RV32以降低學習難度，新增關於領域定制體系結構（DSA）的討論以反映新的技術趨勢。此外，每一章都增加了“性能提升”和“自學”章節，並更新了大量練習題。本書適合電腦體系結構領域的專業技術人員參考，也適合高等院校計算機相關專業的學生閱讀。
Computer Organization and Design: The Hardware/Software Interface， RISC-V Edition， Second Edition
讚譽
譯者序
前言
作者簡介
第1章 計算機抽象及相關技術 1
1.1 引言 1
1.1.1 傳統的計算應用分類及其特點 2
1.1.2 歡迎來到後PC時代 3
1.1.3 你能從本書中學到什麼 4
1.2 計算機體系結構中的7個偉大思想 6
1.2.1 使用抽象簡化設計 6
1.2.2 加速經常性事件 6
1.2.3 通過並行提高性能 7
1.2.4 通過流水線提高性能 7
1.2.5 通過預測提高性能 7
1.2.6 存儲層次 7
1.2.7 通過冗餘提高可靠性 7
1.3 程式表像之下 8
1.4 箱蓋後的硬體 10
1.4.1 顯示器 11
1.4.2 觸控式螢幕 12
1.4.3 打開主機殼 13
1.4.4 數據安全 15
1.4.5 與其他計算機通信 16
1.5 處理器和存儲製造技術 17
1.6 性能 20
1.6.1 性能的定義 20
1.6.2 性能的度量 22
1.6.3 CPU性能及其度量因素 23
1.6.4 指令性能 24
1.6.5 經典的CPU性能公式 25
1.7 功耗牆 28
1.8 滄海巨變：從單一處理器向多處理器轉變 30
1.9 實例：評測Intel Core i7 32
1.9.1 SPEC CPU基準評測程式 32
1.9.2 SPEC功耗基準評測程式 34
1.10 性能提升：使用Python語言編寫矩陣乘法程式 34
1.11 謬誤與陷阱 35
1.12 本章小結 37
1.13 歷史視角和拓展閱讀 39
1.14?自學 39
1.15 練習 41
第2章 指令：計算機的語言 46
2.1 引言 46
2.2 計算機硬體的操作 48
2.3 計算機硬體的操作數 50
2.3.1 記憶體操作數 51
2.3.2 常數或立即數操作數 53
2.4 有符號數與無符號數 54
2.5 計算機中的指令表示 59
2.6 邏輯操作 65
2.7 用於決策的指令 67
2.7.1 迴圈 68
2.7.2 邊界檢查的簡便方法 70
2.7.3 case/switch語句 70
2.8 計算機硬體對過程的支援 71
2.8.1 使用更多的寄存器 72
2.8.2 嵌套過程 74
2.8.3 在棧中為新數據分配空間 75
2.8.4 在堆中為新數據分配空間 76
2.9 人機交互 78
2.10 對大立即數的RISC-V編址和定址 82
2.10.1 大立即數 82
2.10.2 分支中的定址 83
2.10.3 RISC-V定址模式總結 85
2.10.4 機器語言解碼 86
2.11 並行性與指令：同步 88
2.12 翻譯並啟動程式 90
2.12.1 編譯器 90
2.12.2 匯編器 90
2.12.3 連結器 92
2.12.4 載入器 94
2.12.5 動態連結程式庫 94
2.12.6 啟動Java程式 96
2.13 以C排序程式為例的匯總整理 97
2.13.1 swap過程 97
2.13.2 sort過程 98
2.14 數組與指針 102
2.14.1 用數組實現clear 103
2.14.2 用指針實現clear 104
2.14.3 比較兩個版本的clear 105
2.15 高級專題：編譯C語言和解釋Java語言 105
2.16 實例：MIPS指令 105
2.17 實例：ARMv7（32位元）指令 106
2.17.1?定址模式 107
2.17.2?比較和條件分支指令 108
2.17.3?ARM的獨特之處 108
2.18 實例：ARMv8（64位元）指令 109
2.19 實例：x86指令 109
2.19.1 Intel x86的演變 110
2.19.2 x86寄存器和定址模式 111
2.19.3 x86整數操作 113
2.19.4 x86指令編碼 115
2.19.5 x86總結 116
2.20 實例：RISC-V指令系統的剩餘部分 116
2.21 性能提升：使用C語言編寫矩陣乘法程式 117
2.22 謬誤與陷阱 118
2.23 本章小結 120
2.24 歷史視角和擴展閱讀 122
2.25?自學 122
2.26 練習 124
第3章 計算機的算數運算 130
3.1 引言 130
3.2 加法和減法 130
3.3 乘法 133
3.3.1 串列版的乘法演算法及其硬體實現 133
3.3.2 帶符號乘法 136
3.3.3 快速乘法 136
3.3.4 RISC-V中的乘法 136
3.3.5 總結 137
3.4 除法 137
3.4.1 除法演算法及其硬體實現 137
3.4.2 有符號除法 140
3.4.3 快速除法 140
3.4.4 RISC-V中的除法 141
3.4.5 總結 141
3.5 浮點運算 142
3.5.1 浮點表示 143
3.5.2 例外和中斷 144
3.5.3 IEEE 754浮點數標準 144
3.5.4 浮點加法 147
3.5.5 浮點乘法 150
3.5.6 RISC-V中的浮點指令 153
3.5.7 精確算術 157
3.5.8 總結 159
3.6 並行性與計算機算術：子字並行 160
3.7 實例：x86中的SIMD擴展和高級向量擴展 160
3.8 性能提升：子字並行和矩陣乘法 162
3.9 謬誤與陷阱 163
3.10 本章小結 1
