Microcomputer Structures

出版者:Oxford University Press, USA

作者:Zvonko G. Vranesic

页数:736

出版时间:1995-6-8

价格:USD 67.50

装帧:Hardcover

isbn号码:9780030097393

用户评价

说实话，这本书在结构上给我的感觉像是一栋缺乏良好规划的建筑，各部分之间虽然理论上相关，但连接得异常生硬。它似乎试图在一个非常有限的篇幅内塞入从晶体管级基础到操作系统接口的全部内容，结果就是每一部分都显得浅尝辄止。比如，在介绍内存管理单元（MMU）时，它用了大量的篇幅去描述硬件寄存器的位定义和操作码，这固然是“结构”的一部分，但对于理解虚拟内存、分页和分段的核心思想却帮助甚微。我更期待看到的是关于TLB（转换后援缓冲器）的命中与未命中对性能的实际影响分析，或者至少是对不同虚拟地址转换策略在不同负载下的性能模拟结果。但这些分析在书中几乎找不到。随后，章节突然跳跃到了I/O设备接口标准，讨论了并行和串行通信的物理层细节，这种跨越上百个抽象层级的突变，使得整本书读起来像是一系列互不关联的知识点的集合，缺乏一条清晰的、贯穿始终的主线来串联起“软件如何与硬件高效交互”这一核心命题。这种支离破碎的感觉，让我在合上书本时，很难构建出一个完整、连贯的微型计算机系统全景图。

这本书在处理“现代性”与“经典性”的平衡上出现了严重的问题。它似乎过度沉迷于对早期微处理器的架构细节的详尽描述，例如对八位和十六位处理器的指令集和寄存器结构的深度剖析，这些内容在今天看来，更多的是历史研究的价值，而非实践指导意义。我理解理解历史是必要的，但当这些篇幅占据了全书近一半的篇幅时，对于旨在学习当代主流体系结构（如x86-64或ARMv8）的读者来说，无疑是一种资源的浪费。书中对缓存一致性协议（如MESI协议）的讨论仅仅停留在概念的简单罗列，而对于现代多核处理器中如何通过硬件机制保证内存模型的正确性，却一笔带过。这种“顾此失彼”的取舍，使得这本书的实用价值大打折扣。它更像是一部关于“计算机结构史”的著作，而不是一本关于“如何理解和设计现代微机系统”的教科书。我希望看到更多关于乱序执行、分支预测以及硬件安全漏洞（如Spectre/Meltdown）如何从底层结构中产生的分析，而不是重复那些在任何一本关于8086微处理器的旧教材中都能找到的陈旧内容。

这本书的语言风格实在是太……晦涩了。我花了整整一周的时间，才勉强啃完了前三章，但每读完一页，都感觉像是在攀登一座知识的陡峭山峰，而且向导似乎还故意把路标藏了起来。作者似乎默认读者都已经具备了深厚的电子工程背景，对诸如“时序逻辑单元的亚稳态处理”这样的概念信手拈来，丝毫没有提供足够的背景铺垫。举个例子，在讨论总线仲裁机制时，书中直接抛出了一个复杂的状态图，然后用一两句话带过，没有对不同仲裁算法（如链式查询、计数器法）的优劣势进行深入的对比分析，更别提在现代多处理器系统中的实际应用场景了。这使得我这个自认为对计算机原理有基本了解的读者，在尝试跟进时感到异常吃力。如果这本书的目标读者是那些正在撰写芯片设计规范的资深工程师，那或许可以理解这种“惜墨如金”的写法；但对于试图系统学习微机结构的在校学生或者希望转行的人来说，这本书的门槛未免设置得太高了。它更像是一本供专业人士查阅的参考手册，而非一本引导性的教学用书。读完后，我更多的是感到挫败，而不是豁然开朗。我需要花大量的时间去查阅其他更基础的资料来补全那些被跳过或一带而过的关键概念，这极大地降低了阅读的效率和乐趣。

我对这本书的插图和图表的质量感到非常失望。在这个视觉信息时代，一本旨在解释复杂硬件结构的教材，图示的清晰度和信息密度是至关重要的。然而，这本书中的许多示意图，尤其是那些描述数据流和控制信号路径的图，简直就像是从上世纪八十年代的打印机里出来的——线条模糊，标注拥挤不堪，很多关键的信号线和控制单元混杂在一起，根本无法在第一时间区分。例如，在讲解流水线冲突检测时，作者提供了一个所谓的“哈佛结构”的数据通路图，但我花了很长时间才搞清楚，图上标示的“Stage 3”和“Stage 4”到底对应的是取指、译码、执行还是访存的哪个阶段，因为图例说明严重不足。更糟糕的是，很多公式推导过程直接省略了中间步骤，美其名曰“读者可以自行推导”，但这对于那些需要精确理解每个步骤的读者来说，无疑是一种阻碍。如果作者不能提供高质量的视觉辅助来简化复杂的逻辑，那么至少应该在文字描述中提供更细致的步骤分解，而不是仅仅依赖于那些模糊不清的内部参考图。

最让我感到困惑的是，这本书对于“软件影响硬件性能”这一关键交互点的处理方式极为草率。它似乎将软件层面的优化，如编译器如何重排指令以适应目标CPU的流水线深度，视为一个独立于硬件讨论的话题。在阅读关于指令级并行性的章节时，我发现作者只介绍了理论上的超标量设计，却几乎没有探讨现代编译器（如GCC或LLVM）如何利用目标架构的寄存器限制和执行端口特性来生成最优化的机器码。这种脱节使得读者无法真正理解，为什么在两个具有几乎相同硬件规格的CPU上，运行同一段C++代码，其性能表现却可能相去甚远。这本书似乎固执地将微机结构视为一个纯粹的、封闭的硬件系统来研究，完全忽略了驱动这个系统的软件生态系统对其性能的巨大塑造作用。要真正掌握微机结构，必须理解硬件工程师和软件优化者之间的“博弈”，而这本书未能提供任何关于这种动态平衡的深刻见解。最终，读者得到了一个精美的、但缺乏生命力的静态硬件模型，而不是一个在真实世界中高效运行的动态计算实体。