Superscalar Microprocessors Design

出版者:Prentice Hall

作者:Mike Johnson

页数:314

出版时间:1990-12-11

价格:USD 86.00

装帧:Paperback

isbn号码:9780138756345

具体描述

Supercalar architectures represent current steps in the evolution of general-purpose microprocessors. Now, a single chip can incorporate techniques that were once applicable only to large-scale, scientific processors. "Superscalar Microprocessor Design" is a comprehensive investigation into the design of general-purpose superscalar microprocessors. Intended for engineers, computer scientists and graduate students with a strong background in computer architecture, this technical tutorial concentrates mostly on reduced-instruction-set (RISC) processors, but also deals with complex instruction-set (CISC) processors. The book also shows how superscalar processors relate to other architectural organizations, highlighting the unique characteristics of general-purpose microprocessors and how these characteristics affect design decisions; explores implementation alternatives, using a superscalar model of the MIPS R2000 architecture; covers compiler optimizations, describing the basic techniques and algorithms used and examining hardware in the light of software optimizations; and summarizes the potential for technical and commericial development of superscalar microprocessors, enabling readers to assess the risks associated with different design levels.

用户评价

这本书的名字就足够让人兴奋了，"Superscalar Microprocessors Design"。光是这个标题，就勾勒出了一个宏伟的图景：在最前沿的处理器设计领域，探索那些让计算机速度飞跃的秘密。作为一名对计算机硬件充满好奇的读者，我期待的不仅仅是冰冷的理论，更是那种如同解构精密机械的快感。我希望能在这本书中找到对超标量处理器架构的深入剖析，了解它们如何通过并行执行指令来突破传统冯·诺依曼结构的瓶颈。我猜想，书中一定会详细介绍各种指令级并行（ILP）技术，比如乱序执行（Out-of-Order Execution）、分支预测（Branch Prediction）、指令调度（Instruction Scheduling）等等。当我读到这些概念时，我希望能清晰地理解它们的工作原理，它们之间的相互作用，以及它们是如何共同协作，将CPU的吞吐量推向极致的。想象一下，芯片内部的每一个小小的电路都在为着更快的计算速度而努力，这种设计上的智慧和巧妙，是我最渴望领略的。我还会特别关注书中关于如何衡量和评估超标量处理器性能的章节，因为理解其优缺点，才能更好地指导未来的设计。

《Superscalar Microprocessors Design》这个名字本身就充满了技术含量和探索的意味。我期待这本书能够以一种深入浅出的方式，带领读者领略超标量处理器设计的精妙之处。想象一下，书中会详细阐述如何设计更强大的指令解码器，以及如何通过动态调度来高效利用执行单元。我尤其对书中关于“回写”（Writeback）阶段的设计策略感兴趣，以及如何将执行结果正确地反馈到寄存器文件中。对于追求极致性能的读者来说，书中关于“推测执行”（Speculative Execution）的技术，如推测性分支预测和推测性乱序执行，一定是令人着迷的部分，了解它们如何隐藏延迟，提升效率。我希望这本书能够提供关于如何验证和测试超标量处理器设计的相关知识，以及在实际流片过程中可能遇到的挑战。

当我翻开这本《Superscalar Microprocessors Design》，我脑海中浮现的画面是无数复杂而精密的逻辑门在高速运转。我期待这本书能够像一位经验丰富的导师，循序渐进地引导我理解超标量处理器设计的核心奥秘。我想象着，书的开篇会简要回顾计算机体系结构的演进，然后重点聚焦于超标量架构的诞生及其重要性。我希望它能详细阐述多发射（Multiple Issue）的概念，以及如何实现同时发射多条指令。书中关于“重排序缓冲”（Reorder Buffer, ROB）和“保留站”（Reservation Station）的描述，是我非常期待的部分，因为我知道它们是乱序执行的关键。我希望能够理解这些数据结构是如何管理指令的依赖关系，以及如何保持程序执行的正确性。此外，我对分支预测的各种技术，比如静态预测和动态预测，以及它们在降低分支开销方面所扮演的角色，也充满了浓厚的兴趣。

这本书的封面给我一种厚重感，预示着它将是一次深入的探索之旅。我设想，"Superscalar Microprocessors Design" 并非只是对概念的简单罗列，而是会带领读者走进实际的设计流程。或许，书中会通过大量的图表和示意图，将抽象的架构可视化，让我能够清晰地看到数据在处理器内部的流动路径，指令是如何被分解、调度、执行，以及结果又是如何被写回的。我期望书中能包含一些经典的超标量处理器设计案例分析，从Intel到AMD，从ARM到RISC-V，了解不同公司在设计理念上的差异，以及他们是如何应对不断变化的计算需求的。我特别期待书中能详细讲解一些关键的设计权衡，比如在面积、功耗和性能之间如何做出选择，以及如何在有限的资源下最大化指令并行度。这本书如果能提供一些实际的硬件描述语言（HDL）代码片段，或者伪代码示例，那就更完美了，这样我就可以尝试着去模拟和理解这些设计。

这本书的名字，"Superscalar Microprocessors Design"，听起来就像是打开了一扇通往高性能计算核心的大门。我脑海中构思的这本书，不仅仅是理论的堆砌，更是一份实操指南。我希望能在这本书中找到关于缓存一致性（Cache Coherence）协议在多核超标量处理器设计中的重要性，以及如何设计高效的内存子系统。我还期待书中能探讨如何优化指令流水线（Instruction Pipeline），如何处理流水线冒险（Pipeline Hazards），以及如何通过各种技术来提高流水线的深度和宽度。对于那些对底层硬件实现细节充满好奇的读者来说，书中对逻辑单元、寄存器文件、ALU（算逻单元）等组件的设计和优化，一定是不可或缺的内容。我希望它能提供一些关于功耗管理和热量散发在高性能处理器设计中的挑战，以及相应的解决方案。