計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)精髓（原書第2版）

出版者的話
譯者序
前言
關(guān)于作者
第1章　簡(jiǎn)介及概覽 1
1.1　體系結(jié)構(gòu)的重要性 1
1.2　學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí) 1
1.3　本書結(jié)構(gòu) 1
1.4　一筆帶過的內(nèi)容 2
1.5　術(shù)語(yǔ)：體系結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì) 2
1.6　小結(jié) 2
第一部分　基礎(chǔ)知識(shí)
第2章　數(shù)字邏輯基礎(chǔ) 4
2.1　引言 4
2.2　數(shù)字計(jì)算裝置 4
2.3　電氣術(shù)語(yǔ)：電壓和電流 4
2.4　晶體管 5
2.5　邏輯門 5
2.6　使用晶體管實(shí)現(xiàn)的“與非”邏輯門電路 7
2.7　表示邏輯門的符號(hào) 8
2.8　邏輯門互連的例子 8
2.9　實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制加法的數(shù)字電路 10
2.10　多邏輯門的集成電路 10
2.11　不只需要組合邏輯電路 11
2.12　維持狀態(tài)的電路 11
2.13　傳播延遲 12
2.14　使用鎖存器構(gòu)建存儲(chǔ)器 12
2.15　觸發(fā)器和波形圖 13
2.16　二進(jìn)制計(jì)數(shù)器 14
2.17　時(shí)鐘和時(shí)序 15
2.18　反饋的重要概念 17
2.19　啟動(dòng)序列 18
2.20　軟件迭代與硬件復(fù)制 18
2.21　門和芯片的最簡(jiǎn)化 19
2.22　使用閑置門 19
2.23　配電和散熱 20
2.24　時(shí)序和時(shí)鐘域 20
2.25　無(wú)時(shí)鐘邏輯 21
2.26　電路規(guī)模和摩爾定律 21
2.27　電路板和層 22
2.28　抽象層次 23
2.29　小結(jié) 23
習(xí)題 23
第3章　數(shù)據(jù)和程序的表示 25
3.1　引言 25
3.2　數(shù)字邏輯與抽象的重要性 25
3.3　位和字節(jié)的定義 25
3.4　字節(jié)大小和可能的值 25
3.5　二進(jìn)制位權(quán)表示法 26
3.6　位序 27
3.7　十六進(jìn)制記法 28
3.8　十六進(jìn)制和二進(jìn)制常數(shù)記法 29
3.9　字符集 29
3.10　Unicode 30
3.11　無(wú)符號(hào)整數(shù)、溢出和下溢 30
3.12　給位和字節(jié)編號(hào) 31
3.13　有符號(hào)二進(jìn)制整數(shù) 31
3.14　一個(gè)補(bǔ)碼數(shù)字的例子 32
3.15　符號(hào)擴(kuò)展 33
3.16　浮點(diǎn)數(shù) 33
3.17　IEEE浮點(diǎn)值的范圍 34
3.18　特殊值 35
3.19　二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制表示 35
3.20　有符號(hào)數(shù)、分?jǐn)?shù)和壓縮BCD表示法 36
3.21　數(shù)據(jù)聚合 36
3.22　程序的表示 37
3.23　小結(jié) 37
習(xí)題 37
第二部分　處理器
第4章　處理器和計(jì)算引擎的多樣性 40
4.1　引言 40
4.2　兩種基本的體系結(jié)構(gòu) 40
4.3　哈佛與馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu) 40
4.4　處理器的定義 41
4.5　處理器的范圍 41
4.6　分層結(jié)構(gòu)和計(jì)算引擎 42
4.7　傳統(tǒng)處理器的結(jié)構(gòu) 43
4.8　處理器的分類和角色 44
4.9　處理器技術(shù) 44
4.10　存儲(chǔ)程序 45
4.11　取指–執(zhí)行周期 45
4.12　程序轉(zhuǎn)換 46
4.13　時(shí)鐘速率和指令速率 46
4.14　控制：?jiǎn)?dòng)和停止 47
4.15　啟動(dòng)取指–執(zhí)行周期 47
4.16　小結(jié) 48
習(xí)題 48
第5章　處理器類型和指令集 49
5.1　引言 49
5.2　數(shù)學(xué)能力、便利性和成本 49
5.3　指令集架構(gòu) 49
5.4　操作碼、操作數(shù)和結(jié)果 50
5.5　典型的指令格式 50
5.6　可變長(zhǎng)度指令與固定長(zhǎng)度指令 50
5.7　通用寄存器 51
5.8　浮點(diǎn)寄存器和寄存器標(biāo)識(shí) 51
5.9　使用寄存器編程 51
5.10　寄存器存儲(chǔ)體 52
5.11　復(fù)雜指令集和精簡(jiǎn)指令集 53
5.12　RISC設(shè)計(jì)和執(zhí)行流水線 53
5.13　流水線和指令延遲 54
5.14　引起流水線停頓的其他原因 55
5.15　對(duì)程序員的影響 56
5.16　編程、停頓和無(wú)操作指令 56
5.17　轉(zhuǎn)發(fā) 56
5.18　操作類型 57
5.19　程序計(jì)數(shù)器、取指–執(zhí)行以及分支 57
5.20　子程序調(diào)用、參數(shù)以及寄存器窗口 58
5.21　一個(gè)示例指令集 59
5.22　極簡(jiǎn)化的指令集 61
5.23　正交性原則 61
5.24　條件碼和條件分支 62
5.25　小結(jié) 62
習(xí)題 62
第6章　數(shù)據(jù)通路和指令執(zhí)行 64
6.1　引言 64
6.2　數(shù)據(jù)通路 64
6.3　示例指令集 64
6.4　內(nèi)存中的指令 66
6.5　移到下一條指令 67
6.6　取指令 68
6.7　解碼指令 69
6.8　連接到寄存器單元 69
6.9　控制和協(xié)調(diào) 70
6.10　算術(shù)運(yùn)算和復(fù)用 70
6.11　涉及存儲(chǔ)器中數(shù)據(jù)的操作 71
6.12　執(zhí)行過程的示例 72
6.13　小結(jié) 73
習(xí)題 73
第7章　操作數(shù)尋址和指令表示 75
7.1　引言 75
7.2　零、一、二或三地址設(shè)計(jì) 75
7.3　每指令零操作數(shù) 75
7.4　每指令單操作數(shù) 76
7.5　每指令兩操作數(shù) 76
7.6　每指令三操作數(shù) 77
7.7　操作數(shù)來源和立即數(shù) 77
7.8　馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)的瓶頸 77
7.9　顯式和隱式操作數(shù)編碼 78
7.10　組合多個(gè)值的操作數(shù) 79
7.11　權(quán)衡操作數(shù)的選擇 79
7.12　內(nèi)存中的值和間接引用 80
7.13　操作數(shù)尋址模式的示例 80
7.14　小結(jié) 81
習(xí)題 81
第8章　CPU：微碼、保護(hù)和處理器模式 83
8.1　引言 83
8.2　中央處理器 83
8.3　CPU的復(fù)雜性 83
8.4　執(zhí)行模式 84
8.5　向后兼容性 84
8.6　改變模式 84
8.7　特權(quán)和保護(hù) 85
8.8　多級(jí)保護(hù) 85
8.9　微碼指令 86
8.10　微碼變體 87
8.11　微碼的優(yōu)勢(shì) 87
8.12　FPGA和指令集的改變 88
8.13　垂直微碼 88
8.14　水平微碼 88
8.15　水平微碼的例子 89
8.16　水平微碼程序示例 91
8.17　需要多個(gè)周期的操作 91
8.18　水平微碼和并行執(zhí)行 92
8.19　前瞻性和高性能執(zhí)行 92
8.20　并行和執(zhí)行順序 93
8.21　亂序指令執(zhí)行 93
8.22　條件分支和分支預(yù)測(cè) 94
8.23　對(duì)