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前言
第一部分 计算机体系结构基础知识
第1章 计算机体系结构简介
1.1 自动化计算设备的演进
1.1.1 巴贝奇分析机
1.1.2 ENIAC
1.1.3 IBM PC
1.1.4 iPhone
1.2 摩尔定律
1.3 计算机体系结构
1.3.1 二进制数和十六进制数
1.3.2 6502微处理器
1.3.3 6502指令集
1.4 总结
1.5 习题
第2章 数字逻辑
2.1 电路
2.2 晶体管
2.3 逻辑门
2.4 锁存器
2.5 触发器
2.6 寄存器
2.7 加法器
2.8 时钟
2.9 时序逻辑
2.10 硬件描述语言
2.11 总结
2.12 习题
第3章 处理器要素
3.1 一个简单的处理器
3.1.1 控制单元
3.1.2 算术逻辑单元
3.1.3 寄存器
3.2 指令集
3.3 寻址方式
3.3.1 立即寻址方式
3.3.2 绝对寻址方式
3.3.3 绝对索引寻址方式
3.3.4 间接索引寻址方式
3.4 指令类型
3.4.1 内存加载指令和存储指令
3.4.2 寄存器到寄存器的数据传送指令
3.4.3 堆栈指令
3.4.4 算术运算指令
3.4.5 逻辑运算指令
3.4.6 分支指令
3.4.7 子程序调用和返回指令
3.4.8 处理器标志指令
3.4.9 中断相关的指令
3.4.10 空操作指令
3.5 中断处理
3.5.1 IRQ处理
3.5.2 NMI处理
3.5.3 BRK指令处理
3.6 输入/输出操作
3.6.1 程序查询I/O
3.6.2 中断驱动I/O
3.6.3 直接存储器访问
3.7 总结
3.8 习题
第4章 计算机系统组件
4.1 技术要求
4.2 内存子系统
4.3 MOSFET简介
4.4 用MOSFET构建DRAM电路
4.4.1 电容器
4.4.2 DRAM位单元
4.4.3 DDR4 SDRAM
4.4.4 GDDR
4.4.5 预取
4.5 I/O子系统
4.5.1 串行数据总线和并行数据总线
4.5.2 PCI Express
4.5.3 SATA
4.5.4 M.2
4.5.5 USB
4.5.6 Thunderbolt
4.6 图形显示
4.6.1 VGA
4.6.2 DVI
4.6.3 HDMI
4.6.4 DisplayPort
4.7 网络接口
4.7.1 以太网
4.7.2 Wi-Fi
4.8 键盘和鼠标
4.8.1 键盘
4.8.2 鼠标
4.9 现代计算机系统规范
4.10 总结
4.11 习题
第5章 硬件-软件接口
5.1 设备驱动程序
5.1.1 并行端口
5.1.2 PCIe设备驱动程序
5.1.3 设备驱动程序结构
5.2 BIOS
5.3 引导过程
5.3.1 BIOS引导
5.3.2 UEFI引导
5.3.3 嵌入式设备
5.4 操作系统
5.5 进程和线程
5.6 多处理
5.7 总结
5.8 习题
第6章 专用计算领域
6.1 实时计算
6.2 数字信号处理
6.2.1 模数转换器和数模转换器
6.2.2 DSP硬件特性
6.2.3 信号处理算法
6.3 GPU处理
6.4 专用体系结构示例
6.5 总结
6.6 习题
第二部分 处理器体系结构和指令集
第7章 处理器和存储器体系结构
7.1 技术要求
7.2 冯·诺依曼体系结构、哈佛体系结构、改进型哈佛体系结构
7.2.1 冯·诺依曼体系结构
7.2.2 哈佛体系结构
7.2.3 改进型哈佛体系结构
7.3 物理内存和虚拟内存
7.4 分页虚拟内存
7.4.1 页面状态位
7.4.2 内存池
7.5 内存管理单元
7.6 总结
7.7 习题
第8章 性能提升技术
8.1 高速缓存
8.1.1 多级处理器缓存
8.1.2 静态RAM
8.1.3 一级缓存
8.1.4 直接映射缓存
8.1.5 组相联映射缓存
8.1.6 全相联映射缓存
8.1.7 处理器缓存写策略
8.1.8 二级缓存和三级缓存
8.2 指令流水线
8.2.1 超流水线
8.2.2 流水线冒险
8.2.3 微操作和寄存器重命名
8.2.4 条件分支
8.3 同时多线程
8.4 SIMD处理
8.5 总结
8.6 习题
第9章 专用处理器扩展
9.1 技术要求
9.2 处理器的特权模式
9.2.1 中断和异常处理
9.2.2 保护环
9.2.3 监控模式和用户模式
9.2.4 系统调用
9.3 浮点数运算
9.3.1 8087浮点协处理器
9.3.2 IEEE 754浮点数标准
9.4 功耗管理
9.5 系统安全管理
9.6 总结
9.7 习题
第10章 现代处理器体系结构与指令集
10.1 技术要求
10.2 x86体系结构与指令集
10.2.1 x86寄存器集
10.2.2 x86寻址方式
10.2.3 x86指令类别
10.2.4 x86指令格式
10.2.5 x86汇编语言
10.3 x64体系结构与指令集
10.3.1 x64寄存器集
10.3.2 x64指令类别和格式
10.3.3 x64汇编语言
10.4 32位ARM体系结构与指令集
10.4.1 ARM寄存器集
10.4.2 ARM寻址方式
10.4.3 ARM指令类别
10.4.4 ARM汇编语言
10.5 64位ARM体系结构与指令集
10.6 总结
10.7 习题
第11章 RISC-V体系结构与指令集
11.1 技术要求
11.2 RISC-V体系结构与功能
11.3 RISC-V基础指令集
11.3.1 计算指令
11.3.2 控制流指令
11.3.3 访存指令
11.3.4 系统指令
11.3.5 伪指令
11.3.6 特权级
11.4 RISC-V扩展
11.4.1 M扩展
11.4.2 A扩展
11.4.3 C扩展
11.4.4 F扩展和D扩展
11.4.5 其他扩展
11.5 64位RISC-V
11.6 标准RISC-V配置
11.7 RISC-V汇编语言
11.8 在FPGA中实现RISC-V
11.9 总结
11.10 习题
第三部分 计算机体系结构的应用
第12章 处理器虚拟化
12.1 技术要求
12.2 虚拟化介绍
12.2.1 虚拟化类型
12.2.2 处理器虚拟化的类型
12.3 虚拟化的挑战
12.3.1 不安全指令
12.3.2 影子页表
12.3.3 安全性
12.4 虚拟化现代处理器
12.4.1 x86处理器虚拟化
12.4.2 ARM处理器虚拟化
12.4.3 RISC-V处理器虚拟化
12.5 虚拟化工具
12.5.1 VirtualBox
12.5.2 VMware Workstation
12.5.3 VMware ESXi
12.5.4 KVM
12.5.5 Xen
12.5.6 QEMU
12.6 虚拟化和云计算
12.7 总结
12.8 习题
第13章 领域专用计算机体系结构
13.1 技术要求
13.2 设计满足特定需求的计算机系统
13.3 智能手机体系结构
13.4 PC体系结构
13.4.1 Alienware Aurora Ryzen Edition游戏台式机
13.4.2 Ryzen 9 3950X的分支预测
13.4.3 Nvidia GeForce RTX 2080 Ti GPU
13.4.4 Aurora子系统
13.5 仓储式计算体系结构
13.5.1 WSC硬件
13.5.2 基于机架的服务器
13.5.3 硬件故障管理
13.5.4 电力消耗
13.5.5 WSC作为多级信息缓存
13.6 神经网络与机器学习体系结构
13.7 总结
13.8 习题
第14章 计算机体系结构的未来发展方向
14.1 计算机体系结构的发展历程
14.2 未来的发展趋势
14.2.1 重温摩尔定律
14.2.2 3D堆叠
14.2.3 提高设备的专用化程度
14.3 潜在的颠覆性技术
14.3.1 量子物理学
14.3.2 自旋电子学
14.3.3 量子计算
14.3.4 碳纳米管
14.4 培养适应未来发展的技能
14.4.1 持续学习
14.4.2 会议与期刊
14.5 总结
14.6 习题
习题答案
第1章习题答案
第2章习题答案
第3章习题答案
第4章习题答案
第5章习题答案
第6章习题答案
第7章习题答案
第8章习题答案
第9章习题答案
第10章习题答案
第11章习题答案
第12章习题答案
第13章习题答案
第14章习题答案
更新时间：2023-01-06 18:10:50
完结共283章
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