计算机组成与设计硬件/软件接口(原书第3版)
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- 原书名： Computer Organization and Design: The Hardware/Software Interface, Third Edition
- 原出版社： Morgan Kaufmann
- 作者： (美)David A.Patterson John L.Hennessy [作译者介绍]
- 译者： 郑纬民
- 丛书名： 计算机科学丛书
- 出版社：机械工业出版社
- ISBN：9787111202141
- 上架时间：2007-4-16
- 出版日期：2007 年4月
- 开本：16开
- 页码：593
- 版次：1-1
- 所属分类：
计算机 > 硬件与维护 > 接口/接口程序设计
教材 > 研究生/本科/专科教材 > 工学 > 计算机
教材 > 计算机教材 > 中职中专及职业培训 > 计算机中职中专教材
计算机 > 计算机组织与体系结构 > 综合
教材 > 计算机教材 > 本科/研究生 > 计算机专业教材 > 计算机专业课程 > 计算机组成原理
编辑推荐
《计算机组成与设计硬件：软件接口》(原书第3版)适合作为高等院校相关专业的本科生和研究生的教材，对广大技术人员也有很高的实际参考价值。
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书籍
计算机书籍
《计算机组成与设计硬件：软件接口》(原书第3版)是计算机组成的经典教材。全书着眼于当前计算机设计中最基本的概念，展示了软硬件间的关系，并全面介绍当代计算机系统发展的主流技术和最新成就。同以往版本一样，《计算机组成与设计硬件：软件接口》(原书第3版)采用mips处理器作为展示计算机硬件技术基本功能的核心。书中逐条指令地列举了完整的mips指令集，并介绍了网络和多处理器结构的基本内容。将cpu性能和程序性能紧密地联系起来是本版的一个新增内容。另外，本版对软硬件的讨论更加深入，作者展示了软硬件部件如何影响程序的性能，并在光盘中为侧重硬件和侧重软件的读者分别提供了相关资料。随书光盘内容非常丰富，不仅包括各种配套教学资源，还提供了hdl模拟器、mips模拟器以及fpga设计工具等软件。
计算机书籍
《计算机组成与设计硬件：软件接口》(原书第3版)是计算机组成的经典教材。全书着眼于当前计算机设计中最基本的概念，展示了软硬件间的关系，并全面介绍当代计算机系统发展的主流技术和最新成就。同以往版本一样，《计算机组成与设计硬件：软件接口》(原书第3版)采用mips处理器作为展示计算机硬件技术基本功能的核心。书中逐条指令地列举了完整的mips指令集，并介绍了网络和多处理器结构的基本内容。将cpu性能和程序性能紧密地联系起来是本版的一个新增内容。另外，本版对软硬件的讨论更加深入，作者展示了软硬件部件如何影响程序的性能，并在光盘中为侧重硬件和侧重软件的读者分别提供了相关资料。随书光盘内容非常丰富，不仅包括各种配套教学资源，还提供了hdl模拟器、mips模拟器以及fpga设计工具等软件。
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本书提供作译者介绍
David A. Patterson，加州大学伯克利分校计算机科学系教授，美国国家工程研究院院士，IEEE和ACM会员，曾因成功的启发式教育方法被IEEE授予James H.Mulligan，Jr.教育奖章。他因为对RISC技术的贡献而荣获1995年IEEE技术成就奖。在RAID技术方面的成就为他赢得了1999年IEEE Reynold Johnson信息存储奖。2000年他和John L.Hennessy分享了冯·诺伊曼奖。
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出版者的话
专家指导委员会
译者序
前言
第1章 计算机概念和技术
1.1 概述
1.2 程序的表象之下
1.3 打开计算机的机箱
1.4 实例：制造pentium 4芯片
1.5 谬误和陷阱
1.6 结论
1.7 历史回顾和深入阅读
1.8 习题
现实世界中的计算机：信息技术在非it领域的40亿产值
第2章 计算机指令
2.1 概述
2.2 计算机硬件的操作
2.3 计算机硬件的操作数
2.4 计算机中指令的表示
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美国加州大学伯克利分校计算机系的Patterson教授和斯坦福大学校长计算机系的Hennessy教授是现今计算机设计领域非常受人尊敬的学者和开创者。David A. Patterson教授是RISC的最初提倡者之一。他创造了RISC一词，定义了RISC的含义，是Sun公司SPARC处理器的主要顾问。他提出了RAID（廉价冗余磁盘阵列），带来了为大量数据服务器提供磁盘存储的工业革命，并且又提出了NOW（工作站网络）的概念，引领了当今集群技术的发展。John L. Hennessy教授精通硬件/软件两个方面，是具有传奇色彩的MIPS编译器和几代MIPS硬件产品技术上的领导者。该书是他们对计算机组织研究和实践的全面而系统的总结。目前，世界上很多大学的计算机原理课程都采用这本教材，国内也有大学采用这本教材。.
与同类著作相比，这本书行文深入浅出，具有结构清晰、系统性强、内容新颖、可读性好的特点。特别值得一提的是，这本书不仅讲授计算机组成的基本概念和基础，而且提供了计算机组成和设计的基本框架，使读者能够继续学习必要的知识，从而保持在这一领域的前沿位置。这正是我们将其翻译成中文并极力在国内推广的主要原因。这是一本能使读者在较短时间内全面了解、熟悉和掌握当代计算机系统发展主流技术和最新成就的优秀教材和专业参考书。其中译本的问世必将对我国计算机科学技术的教育和研究工作带来新的思路和素材。..
感谢机械工业出版社华章公司对出版本书中译本的支持，感谢清华大学计算机系高性能计算所各位同学在翻译和校对过程中所付出的辛勤努力。由于时间仓促、译者水平有限，文中定有不当或欠妥之处，还望读者批评指正。...
郑纬民
2006年8月于清华园
与同类著作相比，这本书行文深入浅出，具有结构清晰、系统性强、内容新颖、可读性好的特点。特别值得一提的是，这本书不仅讲授计算机组成的基本概念和基础，而且提供了计算机组成和设计的基本框架，使读者能够继续学习必要的知识，从而保持在这一领域的前沿位置。这正是我们将其翻译成中文并极力在国内推广的主要原因。这是一本能使读者在较短时间内全面了解、熟悉和掌握当代计算机系统发展主流技术和最新成就的优秀教材和专业参考书。其中译本的问世必将对我国计算机科学技术的教育和研究工作带来新的思路和素材。..
感谢机械工业出版社华章公司对出版本书中译本的支持，感谢清华大学计算机系高性能计算所各位同学在翻译和校对过程中所付出的辛勤努力。由于时间仓促、译者水平有限，文中定有不当或欠妥之处，还望读者批评指正。...
郑纬民
2006年8月于清华园
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我们能体验的最美好的东西是神秘的事物。它是所有真正艺术和科学的来源。.
阿尔伯特·爱因斯坦《我的世界观》，1930
关于本书
我们认为，讲解计算机科学和工程必须反映这一领域的当前情况，同时介绍组成计算的基本原理。我们认为计算领域的各类读者都需要了解计算机组成原理，这些原理决定计算机系统的能力、性能，甚至成功与否。
现代计算机技术要求各类专家既懂硬件又懂软件，因为了解软、硬件在多个层次上的交互，便能理解计算基础的框架。无论你是对硬件还是软件，对计算机科学还是电子工程感兴趣，计算机设计和组成的中心思想是一致的。因此，本书重点讲述软、硬件的关系以及目前计算机系统的基本概念。
本书适用于：没有汇编语言或逻辑设计知识且想了解计算机组织结构基础知识的初学者；以及有汇编语言或逻辑设计背景知识，想学习如何设计计算机并且想了解计算机系统工作原理的读者。
与本书相关的另一本书
有些读者可能熟悉我们写的另一本书《计算机体系结构：量化研究方法》。我们写那本书的目的是通过坚实的工程基础和量化的性能/价格权衡描述计算机体系结构的基本原则。我们以实例和度量相结合的方法，在商用系统的基础上，建立实际的设计经验。目的是要说明计算机的体系结构可以通过量化的方法而非描述的方法来学习。它是为想了解计算机细节的专业人士准备的。
而大部分人并非想成为计算机系统结构专家。然而，软件设计者对系统中硬件技术的理解程度在很大程度上决定了未来的软件系统的性能。因此，编译器的设计者、操作系统的设计者、数据库的设计者和其他软件设计人员都需要理解本书讲述的基本原理。同样，硬件设计者也应该清楚地认识到他们的工作对软件应用产生的影响。
虽然我们两人合作写了《计算机体系结构：量化研究方法》和这本书，但本书并非前者的子集，我们针对不同的读者修订了书中的素材。另外，《计算机体系结构：量化研究方法》一书的后续版本也去除了介绍性的内容，因此两书重合的部分更少了。
第3版的变化
在本书第3版中，我们有六个主要目标：使本书既适合关心硬件的读者也适合关心软件的读者；改进教学方法；加强理解程序性能的内容；更新了技术内容以反映当前行业情况(因为第2版是1998年出版的)；使书中的内容更接近计算机行业以外的实际应用；减少书本的篇幅。
第一，下面的表格显示了软件知识和硬件知识在各章节中的分布。第1、4、7章是共同的内容，与经验和关注点无关。第2、3章可以看做是硬件相关的，但是对于关注软件的读者，特别是那些对编译器和面向对象编程语言感兴趣的读者而言，也是需要掌握的。第5、6章的第一节可以使关心软件的读者对该章有一个整体的了解。而关心硬件的读者会发现这两章是核心内容；根据各自背景不同，有些读者可能需要先读附录B“逻辑设计基础”以及5.7节“微程序设计：简化控制设计”和5.8节“使用硬件描述语言进行数字设计概述”。第8章关于输入/输出的内容对关心软件的读者很重要，如果时间允许也应该读一读。最后一章关于多处理器和集群，读与不读同样要看读者的时间而定。“历史回顾”部分也考虑到了均衡性，它们涵盖程序设计语言、编译器、数值处理软件、操作系统、网络协议和数据库。
第二，根据第2版读者提到的困难，我们改善了书中观点的表述方式。我们在新书中加了五个模块帮助读者阅读。为了便于查询，我们在新术语第一次出现时，以脚注的形式给出了术语的定义。另一个变化是加入了“自测”部分，可以帮助读者检查对新概念的理解。还增加了额外的习题——更多练习(For More Practice)，增加了自测和更多练习的参考答案，以帮助读者通过对照答案加深理解。我们受IBM System/360“绿卡”的启发，相信你会发现在编写MIPS汇编程序时，文前插页“MIPS参考数据卡”是一个很好的参考资料。我们的建议是你将这页从书的前页撕下来，折起来，装在口袋里，就像IBM S/360的程序员在20世纪60年代做的那样。
第三，现代计算机太复杂了，分析一个程序的性能需要深入理解底层原则和所使用的计算机的组织方式。我们的目标是使读者能够了解程序的性能并指导他们如何改进。为了这一目标，我们在很多章节中加入了“理解程序性能”的小结，它们给出了该章内容如何影响实际程序的具体例子。
第四，自本书第2版问世以来，硬件系统持续按照摩尔定律发展着。现在我们有了包括2亿个晶体管的处理器，包括10亿个晶体管的DRAM芯片，时钟频率达到了几GHz。“实例”中的例子更新到了现在的芯片。第3版还引入了AMD 64/IA32e，它是生命期很长的80x86体系结构的64位版本，被认为是IA64的克星。本书还反映了从并行总线到串行网络的迁移。后面的章节还谈到了Google，介绍了它的集群技术和在搜索领域内的杰出应用。
第五，尽管许多计算机科学与工程专业的学生出于技术的原因而喜爱信息技术，还有一些人有更利他主义的兴趣，后者的群体中有很多女性和未被提及的少数派群体。因此，我们在每章之后加入了新的模块——“现实世界中的计算机”。我们的观点是信息技术比其他话题(如文化遗产保护、帮助第三世界国家、保护环境等)对人类更有价值，所以我们展示了一些非传统应用的具体例子。我们相信读者读了这些内容后，除了内在的令人感兴趣的技术外，读者更能够欣赏到计算机文化的魅力，就像读了每章后面的“历史回顾”内容一样。
第六，书和人一样，会变得越来越厚，越来越老。通过现代技术，我们在增添上述内容的同时还将书本的页数缩减了几百页。如同前面的表格展示的，软件和硬件的核心内容留在了书中，那些只对一部分读者有额外价值的材料放到了随书的光盘中。这一方式使得作者可以提供大量的历史材料和更多的相关练习而不必担心书的篇幅。增加了光盘，我们就还可以放很多免费软件和很多老师都会在课堂上使用的辅导材料。
教学支持..
我们收集了很多材料帮助老师用本书授课。练习题的答案、书中的图表、笔记、课件以及其他材料都可以从出版商那里获得。需要更多的信息请访问出版商的网站：
阿尔伯特·爱因斯坦《我的世界观》，1930
关于本书
我们认为，讲解计算机科学和工程必须反映这一领域的当前情况，同时介绍组成计算的基本原理。我们认为计算领域的各类读者都需要了解计算机组成原理，这些原理决定计算机系统的能力、性能，甚至成功与否。
现代计算机技术要求各类专家既懂硬件又懂软件，因为了解软、硬件在多个层次上的交互，便能理解计算基础的框架。无论你是对硬件还是软件，对计算机科学还是电子工程感兴趣，计算机设计和组成的中心思想是一致的。因此，本书重点讲述软、硬件的关系以及目前计算机系统的基本概念。
本书适用于：没有汇编语言或逻辑设计知识且想了解计算机组织结构基础知识的初学者；以及有汇编语言或逻辑设计背景知识，想学习如何设计计算机并且想了解计算机系统工作原理的读者。
与本书相关的另一本书
有些读者可能熟悉我们写的另一本书《计算机体系结构：量化研究方法》。我们写那本书的目的是通过坚实的工程基础和量化的性能/价格权衡描述计算机体系结构的基本原则。我们以实例和度量相结合的方法，在商用系统的基础上，建立实际的设计经验。目的是要说明计算机的体系结构可以通过量化的方法而非描述的方法来学习。它是为想了解计算机细节的专业人士准备的。
而大部分人并非想成为计算机系统结构专家。然而，软件设计者对系统中硬件技术的理解程度在很大程度上决定了未来的软件系统的性能。因此，编译器的设计者、操作系统的设计者、数据库的设计者和其他软件设计人员都需要理解本书讲述的基本原理。同样，硬件设计者也应该清楚地认识到他们的工作对软件应用产生的影响。
虽然我们两人合作写了《计算机体系结构：量化研究方法》和这本书，但本书并非前者的子集，我们针对不同的读者修订了书中的素材。另外，《计算机体系结构：量化研究方法》一书的后续版本也去除了介绍性的内容，因此两书重合的部分更少了。
第3版的变化
在本书第3版中，我们有六个主要目标：使本书既适合关心硬件的读者也适合关心软件的读者；改进教学方法；加强理解程序性能的内容；更新了技术内容以反映当前行业情况(因为第2版是1998年出版的)；使书中的内容更接近计算机行业以外的实际应用；减少书本的篇幅。
第一，下面的表格显示了软件知识和硬件知识在各章节中的分布。第1、4、7章是共同的内容，与经验和关注点无关。第2、3章可以看做是硬件相关的，但是对于关注软件的读者，特别是那些对编译器和面向对象编程语言感兴趣的读者而言，也是需要掌握的。第5、6章的第一节可以使关心软件的读者对该章有一个整体的了解。而关心硬件的读者会发现这两章是核心内容；根据各自背景不同，有些读者可能需要先读附录B“逻辑设计基础”以及5.7节“微程序设计：简化控制设计”和5.8节“使用硬件描述语言进行数字设计概述”。第8章关于输入/输出的内容对关心软件的读者很重要，如果时间允许也应该读一读。最后一章关于多处理器和集群，读与不读同样要看读者的时间而定。“历史回顾”部分也考虑到了均衡性，它们涵盖程序设计语言、编译器、数值处理软件、操作系统、网络协议和数据库。
第二，根据第2版读者提到的困难，我们改善了书中观点的表述方式。我们在新书中加了五个模块帮助读者阅读。为了便于查询，我们在新术语第一次出现时，以脚注的形式给出了术语的定义。另一个变化是加入了“自测”部分，可以帮助读者检查对新概念的理解。还增加了额外的习题——更多练习(For More Practice)，增加了自测和更多练习的参考答案，以帮助读者通过对照答案加深理解。我们受IBM System/360“绿卡”的启发，相信你会发现在编写MIPS汇编程序时，文前插页“MIPS参考数据卡”是一个很好的参考资料。我们的建议是你将这页从书的前页撕下来，折起来，装在口袋里，就像IBM S/360的程序员在20世纪60年代做的那样。
第三，现代计算机太复杂了，分析一个程序的性能需要深入理解底层原则和所使用的计算机的组织方式。我们的目标是使读者能够了解程序的性能并指导他们如何改进。为了这一目标，我们在很多章节中加入了“理解程序性能”的小结，它们给出了该章内容如何影响实际程序的具体例子。
第四，自本书第2版问世以来，硬件系统持续按照摩尔定律发展着。现在我们有了包括2亿个晶体管的处理器，包括10亿个晶体管的DRAM芯片，时钟频率达到了几GHz。“实例”中的例子更新到了现在的芯片。第3版还引入了AMD 64/IA32e，它是生命期很长的80x86体系结构的64位版本，被认为是IA64的克星。本书还反映了从并行总线到串行网络的迁移。后面的章节还谈到了Google，介绍了它的集群技术和在搜索领域内的杰出应用。
第五，尽管许多计算机科学与工程专业的学生出于技术的原因而喜爱信息技术，还有一些人有更利他主义的兴趣，后者的群体中有很多女性和未被提及的少数派群体。因此，我们在每章之后加入了新的模块——“现实世界中的计算机”。我们的观点是信息技术比其他话题(如文化遗产保护、帮助第三世界国家、保护环境等)对人类更有价值，所以我们展示了一些非传统应用的具体例子。我们相信读者读了这些内容后，除了内在的令人感兴趣的技术外，读者更能够欣赏到计算机文化的魅力，就像读了每章后面的“历史回顾”内容一样。
第六，书和人一样，会变得越来越厚，越来越老。通过现代技术，我们在增添上述内容的同时还将书本的页数缩减了几百页。如同前面的表格展示的，软件和硬件的核心内容留在了书中，那些只对一部分读者有额外价值的材料放到了随书的光盘中。这一方式使得作者可以提供大量的历史材料和更多的相关练习而不必担心书的篇幅。增加了光盘，我们就还可以放很多免费软件和很多老师都会在课堂上使用的辅导材料。
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