计算机组成与体系结构：性能设计（英文版•原书第11版） [美]威廉•斯托林斯

本书是计算机组成与体系结构方面的经典教材，主要特色体现在三个方面：一是尽可能清晰、完整地展示现代计算机系统的本质和特征；二是凝练出计算机组成与体系结构中的基础性知识并进行深入讨论，同时将这些知识与当代计算机的设计问题联系起来；三是关注计算机系统的性能特征，介绍如何从设计的角度实现高性能。要了解当代计算机系统的设计原则和实现问题，仅介绍概念或理论是不够的，因此本书以Intel x86和ARM这两个代表性的处理器系列为例，深入讨论计算机组成与体系结构的概念及实际设计中的考虑和选择。

本书以市场上主流的处理器系列为例，深入讨论了计算机组成与体系结构的基本原理和概念，包括计算机系统、运算、CPU、指令集和汇编语言、并行处理等，并讨论了如何将它们运用到当代计算机系统设计的问题中。本书作者有丰富的教学和教材编写经验，在编写上内容体系合理、讲解深入浅出、教学资源丰富。同时，本书根据技术的发展，增加了对并行结构、RISC-V等内容的介绍，使读者能够了解当前计算机架构的新变化和新发展。 本书适合作为高校计算机及相关专业作为计算机组成与体系结构相关课程的教材，也适合作为技术人员的参考书。

威廉·斯托林斯（William Stallings） 博士，知名计算机图书作者，曾13次获得美国教材和学术专著作者协会颁发的年度最佳计算机科学教材奖。他的研究兴趣包括计算机网络、通信、安全、操作系统等，曾为多种计算机和操作系统设计并实现了基于TCP/IP和OSI的协议组。

目　　录
前言
作者简介
第一部分　概述
第1章　基本概念与计算机演化　1
1.1　组成与体系结构　2
1.2　功能和结构　3
1.3　IAS计算机　11
1.4　逻辑门、存储器位元、芯片和
　　多芯片模块　17
1.5　Intel x86体系结构的演化　23
1.6　嵌入式系统　24
1.7　ARM体系结构　29
1.8　关键词、思考题和习题　34
第2章　性能问题　37
2.1　性能设计　38
2.2　多核、MIC和GPGPU　44
2.3　阿姆达尔定律和利特尔法则　45
2.4　计算机性能的基本指标　48
2.5　计算平均值　51
2.6　基准测试和SPEC　59
2.7　关键词、思考题和习题　66
第二部分　计算机系统
第3章　计算机功能和互连的顶层视图72
3.1　计算机的部件　73
3.2　计算机的功能　75
3.3　互连结构　90
3.4　总线互连　92
3.5　点对点互连　94
3.6　PCIe　99
3.7　关键词、思考题和习题　107
第4章　存储器层次结构：
　　　　局部性和性能 112
4.1　局部性原理　113
4.2　存储系统的特性　118
4.3　存储器层次结构　121
4.4　多级存储器层次结构的性能建模　128
4.5　关键词、思考题和习题　135
第5章　cache存储器　138
5.1　cache存储器的原理　139
5.2　cache的设计要素　143
5.3　Intel x86的cache组织　165
5.4　IBM z13的cache组织　168
5.5　cache的性能模型　169
5.6　关键词、思考题和习题　173
第6章　内部存储器　177
6.1　半导体主存储器　178
6.2　纠错　187
6.3　DDR DRAM　192
6.4　eDRAM　197
6.5　闪存　199
6.6　较新的非易失性固态存储器技术 202
6.7　关键词、思考题和习题　205
第7章　外部存储器　210
7.1　磁盘　211
7.2　RAID　221
7.3　固态硬盘　231
7.4　光存储器　234
7.5　磁带　240
7.6　关键词、思考题和习题　242
第8章　输入/输出　245
8.1　外部设备　247
8.2　I/O模块　249
8.3　编程式I/O　252
8.4　中断驱动式I/O　256
8.5　DMA　265
8.6　DCA　271
8.7　I/O通道和处理器　278
8.8　外部互连标准　280
8.9　IBM z13 I/O结构　283
8.10　关键词、思考题和习题　287
第9章　操作系统支持　291
9.1　操作系统概述　292
9.2　调度　303
9.3　存储器管理　309
9.4　Intel x86存储器管理　320
9.5　ARM存储器管理　325
9.6　关键词、思考题和习题　330
第三部分　算术与逻辑
第10章　数字系统　334
10.1　十进制系统　335
10.2　按位记数制系统　336
10.3　二进制系统　337
10.4　二进制数与十进制数的转换　337
10.5　十六进制表示法　340
10.6　关键词和习题　342
第11章　计算机算术运算　344
11.1　算术逻辑单元　345
11.2　整数表示　346
11.3　整数算术运算　351
11.4　浮点表示　366
11.5　浮点算术运算　374
11.6　关键词、思考题和习题　383
第12章　数字逻辑　388
12.1　布尔代数　389
12.2　门　394
12.3　组合电路　396
12.4　时序电路　414
12.5　可编程逻辑器件　423
12.6　关键词和习题　428
第四部分　指令集与汇编语言
第13章　指令集：特征和功能　432
13.1　机器指令特征　433
13.2　操作数类型　440
13.3　Intel x86和ARM数据类型　442
13.4　操作类型　445
13.5　Intel x86和ARM操作类型　458
13.6　关键词、思考题和习题　466
本章附录　小端、大端和双端　472
第14章　指令集：寻址方式和
　　　　　指令格式　476
14.1　寻址方式　477
14.2　x86和ARM寻址方式　483
14.3　指令格式　489
14.4　x86和ARM指令格式　497
14.5　关键词、思考题和习题　502
第15章　汇编语言及相关主题　506
15.1　汇编语言概念　507
15.2　运用汇编语言编程的动机　510
15.3　汇编语言元素　512
15.4　示例　518
15.5　汇编器的类型　523
15.6　汇编器　523
15.7　装载和链接　526
15.8　关键词、思考题和习题　533
第五部分　CPU
第16章　CPU的结构和功能　537
16.1　CPU组成　538
16.2　寄存器组成　539
16.3　指令周期　545
16.4　指令流水线技术　548
16.5　用于流水线的处理器结构　566
16.6　x86系列处理器　568
16.7　ARM处理器　575
16.8　关键词、思考题和习题　581
第17章　精简指令集计算机　586
17.1　指令执行特征　588
17.2　大寄存器组方案的使用　593
17.3　基于编译器的寄存器优化　598
17.4　精简指令集体系结构　600
17.5　RISC流水线技术