计算机硬件及组成原理

出版者:机械工业出版社

作者:伯杰

页数:492

出版时间:2006-1

价格:59.00元

isbn号码:9787111174721

丛书系列:经典原版书库

具体描述

本书从实用角度详细介绍了现代微处理器的体系结构，旨在为读者揭开现代嵌入式计算机系统PC机的神秘面纱，帮助读者了解这些日常生活中已经无处不在的复杂机器。书中解释了硬件和软件是如协同作用完成现实世界中的各项任务的。

与其他类似的主题简单演示如何设计计算机硬件的图书不同，本书从软件开发者的角度出发，全面分析了整个计算机，重点讲解了计算机的优势和弱点，解释了如何处理存储器问题，如何写出能直接与底层硬件交互并充分利用底层硬件的高效汇编代码。

此外，本书还介绍了从简单的嵌入式应用的8位微处理器转向PC和工作站工作时应如何进行决策。这在同类书中是绝无仅有的。同时，书中还阐明了代码行为和机器操作之间的联系，以帮助读者更好地理解计算机在速度和资源方面的局限性。

本书第1部分：硬件基础和数字体设计

涵盖了计算机和硬件基础，包括逻辑门和简单的数字化设计。详细讲解了现代操作下硬件开发的各种元素，如指令系统体系结构、存储器和I/O结构以及数字转换。

第2部分：汇编语言编程

从最低层——汇编语言，即计算机的指令系统体系结构（ISA）语言——讨论软件；覆盖了当前最常见的三种体系结构，可帮助读者深入理解现代计算机设计的基础。

第3部分：计算机体系结构

从宏观角度剖析计算机，着重探讨了在各自的汇编语言指令系统和编译器环境下，CISC（复杂指令系统计算机）和RISC（精简指令系统计算机）两种微处理器体系结构之间的区别。重点讨论了性能问题，包括统译器优化、操作系统调优、管道、缓存、虚拟内存以及硬件以后的可重配置性等。

本书特点

·采用目前最常见的三种计算机体系结构作为示例：Freescale 6800、Inteli86和ARMv3。

·内容讲解非常直观——书中包含多种简图和图表。

·汇聚作者在业界多年的实际经验和敏锐的洞察力。

本书附带光盘包括：

·业界多位知名专家关于硬件设计和开发的11个视频讲座。

·课件使用的幻灯片。

·三种示例体系结构的指令系统仿真器。

作者简介

Arnold S. Berger 是华盛顿-波泰尔（Washington-Bothell）大学计算和软件系统系的高级讲师，拥有康奈尔大学的学士和博士学位。Berger博士曾担任Applied Microsystems公司研发部门的主管、Advanced Micro Devices公司嵌入式工具的营销经理和惠普公司的研发项目经理。Berger博士已发表了40多篇关于嵌入式系统的论文，持有三项专利，并且是畅销书《Embedded Systems Design: An Introduction to Processes, Tools and Techniques》的作者。

用户评价

这本书的封面设计倒是挺吸引人的，那种深蓝色的背景配上一些电路图的线条，看起来很有科技感。我一开始还挺期待里面能有什么新奇的见解或者深入的分析，毕竟“计算机硬件及组成原理”这个名字听起来就挺硬核的。然而，当我翻开目录，并认真阅读了前几章的内容后，我发现这本书的内容似乎更偏向于对基础概念的罗列和基础知识的陈述。它详细地介绍了CPU、内存、输入/输出设备等核心组件的工作原理，并且用了大量的篇幅来描述它们之间的连接方式和数据传输过程。这种详尽的描述对于初学者来说可能是一个不错的起点，能够帮助他们建立起一个稳固的知识框架。但是，对于我这种已经对计算机组成有一定了解的读者来说，很多内容都显得有些过于基础，缺乏更深层次的探讨。比如，在讲解缓存一致性协议时，作者只是简单地介绍了MESI协议的四个状态，并没有深入分析在现代多核处理器架构下，不同类型的缓存策略如何影响系统性能，也没有涉及到非一致性内存模型下的编程挑战。整本书的叙述风格比较平实，语言流畅，但总感觉少了一些能够让人眼前一亮的技术洞察或者案例分析来支撑那些抽象的理论。读完之后，我能清楚地知道“是什么”和“怎么做”，但对于“为什么会这样”以及“如何优化”这些更关键的问题，这本书给出的答案似乎并不足够深入和令人满意。它更像是一本教科书式的入门读物，而非一本能启发思考的深度参考书。

我不得不说，这本书在组织结构上是下了功夫的，章节之间的逻辑衔接得比较顺畅，使得阅读过程不至于显得过于跳跃。比如，从底层逻辑门电路讲起，逐步过渡到寄存器、ALU的构建，再到指令集的解析，整个脉络是清晰可见的。特别是在介绍总线结构的那一部分，作者用大量的图表辅助说明了不同类型的总线仲裁机制，这一点值得肯定。图表的清晰度很高，辅助理解了不少抽象的信号流程。然而，这种清晰度似乎是以牺牲内容的“前沿性”为代价的。在阅读过程中，我一直在寻找一些关于现代计算架构的讨论，比如异构计算单元（如GPU、FPGA）是如何被整合到传统CPU体系中的，或者在云计算和边缘计算的大背景下，存储介质（如NVMe SSD的底层闪存技术）的演进对系统性能带来的影响。但这些内容在书中几乎是空白的。这本书似乎定格在了十年前的通用计算模型上，对于当前蓬勃发展的并行计算和特定的硬件加速领域，它保持了沉默。这让我感觉自己像是在阅读一本详尽的“复古”硬件手册，而非一本与时俱进的计算机组成原理教材。阅读体验是扎实但略感乏味的，缺少了对未来发展趋势的展望，使得它作为一本“原理”的书，在指导实践和前瞻思考方面略显不足。

说实话，这本书的排版和印刷质量相当不错，纸张的触感和字体的清晰度都达到了专业出版物的标准，这一点值得称赞，至少在阅读时眼睛不会太累。但在内容深度上，它给我的感受是“广而不深”的典型代表。它几乎涵盖了从晶体管到操作系统的基本交互层面涉及的所有硬件模块，从SRAM到DRAM的原理，从DMA控制器的运作到中断处理流程，似乎都在目录里占有一席之地。然而，每一个部分的论述都停留在一个比较浅的层次。例如，在讲解存储器层次结构时，它提到了局部性原理，但没有深入分析操作系统如何通过虚拟内存管理和TLB（转换后援缓冲器）的协同工作来最大化这种局部性的收益，也没有讨论固态硬盘（SSD）的主控芯片在实现磨损均衡和垃圾回收时所采用的复杂算法，而这些正是现代计算机性能瓶颈的关键所在。这本书更像是一张详尽的“硬件模块清单”的文字说明，缺乏将这些模块整合成一个高性能、高效率系统的“粘合剂”——即系统级优化和协同设计的视角。它教会了你认识零件，但没有教会你如何打造一辆赛车。

这本书的语言风格非常…严谨。每一个定义都力求精确无误，每一个公式的推导都遵循了教科书式的规范。这种严谨性使得这本书在作为查阅特定细节的工具书时，具有一定的参考价值。如果你需要快速确认某个特定硬件接口的时序要求或者某个指令的编码格式，翻到对应章节通常能得到一个明确的、没有歧义的答案。但是，这种过于追求字面意义上的“精确”，却牺牲了对概念的生动解释和类比说明。比如，在解释流水线技术时，作者直接引用了管道的物理模型进行类比，这个类比本身是成立的，但在描述指令级并行（ILP）的各种动态调度和分支预测机制时，文字描述显得有些晦涩难懂，缺乏那种能够瞬间点亮思维的“顿悟”时刻。我希望作者能多花些笔墨，用更贴近生活或更现代的例子来阐释这些复杂的时序和控制逻辑，而不是仅仅停留在对规范和标准的翻译上。读完后，我感觉自己像是记住了很多规则，但对于如何灵活运用这些规则去设计一个更优的硬件系统，书中提供的启发非常有限。它提供了“是什么”，但没有深入挖掘“为什么”以及“如何做得更好”。

这本书最大的问题在于，它似乎完全脱离了实际工程应用的复杂性。所有的理论推导和结构描述都建立在一个理想化的、简化的模型之上，这使得它在面对真实的、充满非理想因素的硬件环境时，显得有些苍白无力。比如，在讨论时钟同步和时序时，书中似乎默认了信号传输是瞬时的、没有延迟或抖动的，这在FPGA或ASIC设计中是绝对不现实的。对于如何处理时钟域交叉（CDC）带来的亚稳态问题，书中只是一笔带过，没有提供任何实际的解决方案或设计规范。同样的，在提到并行处理时，它仅仅介绍了SIMD的基本概念，却没有涉及现代CPU中SIMD指令集（如AVX-512）的向量化编程技巧，或者编译器是如何自动进行循环展开和向量化优化的。这本书给我的感觉是，作者似乎更多地是从理论计算机科学的角度来构建这个“原理”体系，而不是从电子工程或系统架构的角度去审视它。因此，对于那些希望通过这本书来指导实际硬件设计或底层软件优化的读者来说，这本书提供的知识可能是**必要**的，但**远非充分**，甚至可能在一些关键的工程细节上产生误导，因为它回避了真实世界中总是存在的“噪声”和“限制”。

有concrete mathematics的风格

有concrete mathematics的风格

有concrete mathematics的风格

有concrete mathematics的风格

有concrete mathematics的风格