IBM Microcomputer Architecture and Assembly Language pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:Prentice Hall

作者:Norman S. Matloff

出品人:

頁數:420

译者:

出版時間:1991-10-28

價格:USD 84.00

裝幀:Hardcover

isbn號碼:9780134519982

叢書系列:

圖書標籤:

• IBM PC
• 微機原理
• 匯編語言
• 計算機體係結構
• 8086
• 8088
• 微處理器
• 編程
• 計算機科學
• 經典教材

好的，請看這本關於微型計算機架構與匯編語言的書籍簡介。 --- 《深入解析現代計算核心：基於RISC-V架構的微處理器設計與實踐》 書籍簡介 本書旨在為讀者提供一個全麵而深入的視角，剖析現代微處理器的工作原理、底層架構及其與軟件的交互機製。我們摒棄對過時或特定商業平颱的冗餘敘述，專注於當前計算領域中最具前瞻性和開放性的技術——RISC-V指令集架構（ISA）。本書內容涵蓋從基礎邏輯門到復雜指令集設計的完整路徑，是理解現代高性能計算係統底層邏輯的必備指南。 第一部分：數字邏輯基礎與計算原語 本部分為讀者奠定堅實的硬件基礎。我們將從最基本的布爾代數和邏輯門開始，逐步構建加法器、多路選擇器和譯碼器等組閤邏輯電路。隨後，深入探討時序邏輯元件，如鎖存器（Latches）和觸發器（Flip-flops），這些是實現狀態存儲和同步操作的關鍵。 組閤邏輯設計： 闡述卡諾圖化簡、多級邏輯網絡設計，並介紹標準邏輯傢族（如CMOS）的特性。 時序邏輯與狀態機： 詳細解析D觸發器、JK觸發器的工作原理，並使用狀態轉移圖和真值錶構建有限狀態機（FSM），為實現控製單元打下基礎。 數據通路基礎： 介紹寄存器堆、算術邏輯單元（ALU）的構建，並展示如何通過控製信號驅動數據在這些組件間流動。 第二部分：RISC-V指令集架構的精妙設計 本書的核心章節將聚焦於RISC-V，一個開放、精簡且高度可擴展的ISA。我們不僅講解指令集本身，更深入分析其背後的設計哲學——精簡指令集計算（RISC）的優勢。 ISA概覽與核心指令集： 詳細解析RV32I（32位整數基礎指令集）的格式（R, I, S, B, U, J型），包括算術運算、邏輯操作、數據傳輸指令（Load/Store）和分支跳轉指令。 特權級與內存模型： 探討RISC-V的多層特權級（User, Supervisor, Machine Mode）及其在操作係統和嵌入式環境中的作用。闡述RISC-V的內存一緻性模型和虛擬內存管理機製（頁錶結構）。 擴展性與定製化： 深入研究RISC-V的設計彈性，如何通過標準擴展（如M用於乘除法，F/D用於浮點運算）和非標準定製指令來優化特定應用，這是其區彆於傳統固定ISA的關鍵特性。 第三部分：單周期與多周期處理器實現 理解ISA的最終目標是將其轉化為可執行的硬件。本部分將引導讀者從理論設計走嚮實際的處理器實現。 數據通路設計（Data Path）： 詳細剖析如何連接ALU、寄存器堆、內存接口和PC（程序計數器）形成完整的數據通路。 單周期實現： 構建一個能夠在一個時鍾周期內完成所有指令執行的簡單處理器模型，分析其優點（簡單性）和局限性（時鍾頻率受最長指令限製）。 多周期優化： 介紹如何通過引入狀態控製單元，將指令執行分解為多個時鍾周期（取指、譯碼、執行、訪存、寫迴），從而提高整體效率。我們將使用硬件描述語言（HDL，如Verilog或VHDL的抽象概念）來描述控製邏輯。 第四部分：流水綫技術與性能瓶頸 現代高性能CPU的核心在於流水綫技術。本部分將揭示如何通過指令並行化來打破單周期處理器的性能天花闆。 五級流水綫模型： 深入分析經典的取指（IF）、譯碼（ID）、執行（EX）、訪存（MEM）和寫迴（WB）階段。 流水綫冒險處理： 詳盡討論三種主要的流水綫冒險：結構冒險、數據冒險和控製冒險。 數據前遞（Forwarding/Bypassing）： 介紹如何設計硬件路徑，將計算結果在早期階段直接反饋給需要的後續階段，避免不必要的停頓。 分支預測與延遲槽： 探討如何使用分支曆史錶（BHT）和分支目標緩衝區（BTB）來緩解分支指令引入的控製風險，並講解在特定RISC流水綫設計中如何處理延遲槽。 異常與中斷處理： 討論流水綫處理器如何精確地暫停、記錄和恢復執行狀態，以正確處理硬件異常和外部中斷。 第五部分：匯編語言編程與底層軟件交互 理論的架構知識必須通過軟件來實現價值。本部分側重於使用RISC-V匯編語言進行高效編程，並探討操作係統與硬件的接口。 RISC-V匯編語法與編程範式： 講解寄存器約定（ABI），包括調用約定、棧幀管理。提供大量實例代碼，涵蓋從基礎算術到遞歸函數和字符串操作的實現。 匯編與高級語言的橋梁： 闡述編譯器如何將C/C++等高級語言代碼映射到RISC-V指令集。分析內聯匯編（Inline Assembly）的使用場景，以及如何通過係統調用（Syscalls）與操作係統內核交互。 鏈接器腳本與加載過程： 介紹鏈接器腳本的作用，如何指導代碼和數據段正確地加載到處理器內存空間中，為啓動操作係統或裸機程序做準備。 目標讀者 本書麵嚮計算機科學、電子工程專業的學生、嵌入式係統開發人員，以及希望從底層理解現代CPU工作機製的硬件愛好者。讀者應具備基本的數字電路知識和對編程概念的熟悉。通過本書的學習，讀者將不僅理解指令如何執行，更能掌握設計和優化高性能、可定製處理器的核心技能。 ---

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