基本信息
- 作者： [美]莎拉·L. 哈里斯（Sarah L. Harris） 戴维·莫尼·哈里斯（David Money Harris）
- 丛书名： 计算机科学丛书
- 出版社：机械工业出版社
- ISBN：9787111629252
- 上架时间：2019-7-2
- 出版日期：2019 年6月
- 开本：16开
- 页码：387
- 版次：1-1
- 所属分类：计算机 > 计算机组织与体系结构 > 综合
内容简介
作译者
[美]莎拉·L. 哈里斯（Sarah L. Harris） 戴维·莫尼·哈里斯（David Money Harris） 著：---作者简介---
莎拉·L. 哈里斯（Sarah L. Harris） 内华达大学电子与计算机工程系副教授，拥有斯坦福大学电子工程博士学位。她曾在惠普、圣地亚哥超算中心、英伟达公司和微软亚洲研究院工作，擅长计算机体系结构设计和系统设计。
戴维·莫尼·哈里斯（David Money Harris） 哈维玛德学院工程系教授，拥有斯坦福大学电子工程博士学位。他曾在英特尔公司从事Itanium和Pentium II处理器的逻辑和电路设计，并曾担任Sun Microsystems、惠普、Evans & Sutherland等设计公司的顾问，获得了12项专利。
---译者简介---
陈俊颖 华南理工大学软件学院副教授，香港大学博士、浙江大学学士，教育部大数据与机器人智能粤港澳联合实验室、华南理工大学智能软件与机器人科研团队成员，主要从事高性能计算和智能图像处理方面的科研及教学工作。
莎拉·L. 哈里斯（Sarah L. Harris） 内华达大学电子与计算机工程系副教授，拥有斯坦福大学电子工程博士学位。她曾在惠普、圣地亚哥超算中心、英伟达公司和微软亚洲研究院工作，擅长计算机体系结构设计和系统设计。
戴维·莫尼·哈里斯（David Money Harris） 哈维玛德学院工程系教授，拥有斯坦福大学电子工程博士学位。他曾在英特尔公司从事Itanium和Pentium II处理器的逻辑和电路设计，并曾担任Sun Microsystems、惠普、Evans & Sutherland等设计公司的顾问，获得了12项专利。
---译者简介---
陈俊颖 华南理工大学软件学院副教授，香港大学博士、浙江大学学士，教育部大数据与机器人智能粤港澳联合实验室、华南理工大学智能软件与机器人科研团队成员，主要从事高性能计算和智能图像处理方面的科研及教学工作。
目录
出版者的话
赞誉
译者序
前言
第1章 二进制1
1.1 课程计划1
1.2 管理复杂性的艺术1
1.2.1 抽象1
1.2.2 约束2
1.2.3 三条原则3
1.3 数字抽象3
1.4 数字系统4
1.4.1 十进制数4
1.4.2 二进制数5
1.4.3 十六进制数6
1.4.4 字节、半字节和字7
1.4.5 二进制加法8
1.4.6 有符号的二进制数8
1.5 逻辑门10
1.5.1 非门11
赞誉
译者序
前言
第1章 二进制1
1.1 课程计划1
1.2 管理复杂性的艺术1
1.2.1 抽象1
1.2.2 约束2
1.2.3 三条原则3
1.3 数字抽象3
1.4 数字系统4
1.4.1 十进制数4
1.4.2 二进制数5
1.4.3 十六进制数6
1.4.4 字节、半字节和字7
1.4.5 二进制加法8
1.4.6 有符号的二进制数8
1.5 逻辑门10
1.5.1 非门11
前言
本书的独特之处在于从计算机体系结构的角度呈现数字逻辑设计，从1和0开始，逐步引领读者了解微处理器的设计。
我们相信，构建微处理器是工程和计算机科学专业学生的特殊“仪式”。处理器的内部工作对于不熟悉的人来说似乎是神奇的，但经过仔细解释后，其实是直截了当的。数字设计本身就是一个强大而令人兴奋的主题。汇编语言编程揭示了处理器所使用的内部语言。微体系结构（简称为微结构）将它们链接在一起。
在这本日益流行的图书的前两个版本中，包括了由Patterson和Hennessy所撰写且被广泛使用的体系结构书籍中讨论的传统MIPS体系结构。作为最初的精简指令集计算体系结构之一，MIPS非常简洁，易于理解和构建。今天，MIPS仍然是一个重要的体系结构，在2013年被Imagination Technologies收购后，又被注入了新的活力。
在过去的20年中，ARM体系结构由于其高效和丰富的生态系统而大受欢迎。这段时间出货了超过500亿个ARM处理器，并且全球超过75%的人都在使用带有ARM处理器的产品。在撰写本书时，几乎所有在售的手机和平板电脑都包含一个或多个ARM处理器。有报道预测数百亿的ARM处理器将很快控制物联网。许多公司正在构建高性能ARM系统，以在服务器市场挑战Intel。由于其商业重要性和学生的兴趣，我们撰写了本书的ARM版本。
在教学上，MIPS和ARM版本的学习目标是相同的。ARM体系结构具有许多功能，包括寻址模式和条件执行，这些功能有助于提高效率，但增加了少量的复杂性。它与MIPS的微体系结构也非常相似，而条件执行和程序计数器是它们最大的差异。关于I/O的章节提供了大量使用Raspberry Pi的示例。Raspberry Pi是一种非常流行的基于ARM的嵌入式Linux单板计算机。
只要市场依然有需求，我们就希望能够同时提供MIPS和ARM两个版本。
特点
并列讲述SystemVerilog和VHDL语言
硬件描述语言（Hardware Description Language，HDL）是现代数字设计实践的中心，而设计者分成了SystemVerilog语言和VHDL语言两个阵营。在介绍组合逻辑和时序逻辑设计后，本书紧接着就在第4章中介绍硬件描述语言，并将在第5章和第7章用其来设计处理器的模块和整个处理器。然而，如果不讲授硬件描述语言，第4章可以跳过去，不影响后续章节。
本书的特色在于使用并列的方式讲述SystemVerilog语言和VHDL语言，使得读者可以快速对比两种语言。第4章描述了适用于这两种硬件描述语言的原则，而且并列给出了这两种语言的语法和实例。这种并列方法使得教师可以选择其中一种硬件描述语言讲述，同时，读者在专业实践中也可以很快从一种描述语言转到另一种描述语言。
ARM体系结构和微体系结构
第6章和第7章首次深入介绍了ARM体系结构和微体系结构。ARM是一种理想的体系结构，因为它是一种每年应用于数百万种产品中的真实体系结构，但又十分精简且易于学习。此外，由于其在商业和业余爱好者世界中的流行，已有多种ARM体系结构的模拟和开发工具。在本书中，所有与ARM技术相关的材料均经ARM Limited许可复制。
现实世界视角
除了讨论ARM体系结构的现实世界视角外，第6章还介绍了英特尔x86处理器的体系结构，以提供另一种视角。第9章（在线补充资料）还描述了Raspberry Pi单板计算机环境中的外围设备，这是一个非常流行的基于ARM的平台。这些现实世界视角的章节展示了该章中的概念与许多PC和消费电子产品中的芯片之间的关系。
高级微体系结构概览
第7章介绍了现代高性能微结构的特征，包括分支预测、超标量、乱序执行、多线程和多核处理器。这些内容对于第一次上体系结构课程的学生比较易于理解，展示了本书中的微结构原理是如何扩展到现代处理器设计中的。
章末的习题和面试问题
学习数字设计的最佳方式是实践。每章末尾都有很多习题用于实践所讲述的内容。习题后面是一组由这个领域工业界的同事向申请工作的学生提出的面试问题。这些问题可以让学生感受到面试过程中可能遇到的典型问题类型。习题的答案可以通过本书的配套网站和教师支持网站获得。
在线补充资料
补充资料可以通过booksite.elsevier.com/9780128000564获得。这个对所有读者开放的配套网站包括以下内容：
我们相信，构建微处理器是工程和计算机科学专业学生的特殊“仪式”。处理器的内部工作对于不熟悉的人来说似乎是神奇的，但经过仔细解释后，其实是直截了当的。数字设计本身就是一个强大而令人兴奋的主题。汇编语言编程揭示了处理器所使用的内部语言。微体系结构（简称为微结构）将它们链接在一起。
在这本日益流行的图书的前两个版本中，包括了由Patterson和Hennessy所撰写且被广泛使用的体系结构书籍中讨论的传统MIPS体系结构。作为最初的精简指令集计算体系结构之一，MIPS非常简洁，易于理解和构建。今天，MIPS仍然是一个重要的体系结构，在2013年被Imagination Technologies收购后，又被注入了新的活力。
在过去的20年中，ARM体系结构由于其高效和丰富的生态系统而大受欢迎。这段时间出货了超过500亿个ARM处理器，并且全球超过75%的人都在使用带有ARM处理器的产品。在撰写本书时，几乎所有在售的手机和平板电脑都包含一个或多个ARM处理器。有报道预测数百亿的ARM处理器将很快控制物联网。许多公司正在构建高性能ARM系统，以在服务器市场挑战Intel。由于其商业重要性和学生的兴趣，我们撰写了本书的ARM版本。
在教学上，MIPS和ARM版本的学习目标是相同的。ARM体系结构具有许多功能，包括寻址模式和条件执行，这些功能有助于提高效率，但增加了少量的复杂性。它与MIPS的微体系结构也非常相似，而条件执行和程序计数器是它们最大的差异。关于I/O的章节提供了大量使用Raspberry Pi的示例。Raspberry Pi是一种非常流行的基于ARM的嵌入式Linux单板计算机。
只要市场依然有需求，我们就希望能够同时提供MIPS和ARM两个版本。
特点
并列讲述SystemVerilog和VHDL语言
硬件描述语言（Hardware Description Language，HDL）是现代数字设计实践的中心，而设计者分成了SystemVerilog语言和VHDL语言两个阵营。在介绍组合逻辑和时序逻辑设计后，本书紧接着就在第4章中介绍硬件描述语言，并将在第5章和第7章用其来设计处理器的模块和整个处理器。然而，如果不讲授硬件描述语言，第4章可以跳过去，不影响后续章节。
本书的特色在于使用并列的方式讲述SystemVerilog语言和VHDL语言，使得读者可以快速对比两种语言。第4章描述了适用于这两种硬件描述语言的原则，而且并列给出了这两种语言的语法和实例。这种并列方法使得教师可以选择其中一种硬件描述语言讲述，同时，读者在专业实践中也可以很快从一种描述语言转到另一种描述语言。
ARM体系结构和微体系结构
第6章和第7章首次深入介绍了ARM体系结构和微体系结构。ARM是一种理想的体系结构，因为它是一种每年应用于数百万种产品中的真实体系结构，但又十分精简且易于学习。此外，由于其在商业和业余爱好者世界中的流行，已有多种ARM体系结构的模拟和开发工具。在本书中，所有与ARM技术相关的材料均经ARM Limited许可复制。
现实世界视角
除了讨论ARM体系结构的现实世界视角外，第6章还介绍了英特尔x86处理器的体系结构，以提供另一种视角。第9章（在线补充资料）还描述了Raspberry Pi单板计算机环境中的外围设备，这是一个非常流行的基于ARM的平台。这些现实世界视角的章节展示了该章中的概念与许多PC和消费电子产品中的芯片之间的关系。
高级微体系结构概览
第7章介绍了现代高性能微结构的特征，包括分支预测、超标量、乱序执行、多线程和多核处理器。这些内容对于第一次上体系结构课程的学生比较易于理解，展示了本书中的微结构原理是如何扩展到现代处理器设计中的。
章末的习题和面试问题
学习数字设计的最佳方式是实践。每章末尾都有很多习题用于实践所讲述的内容。习题后面是一组由这个领域工业界的同事向申请工作的学生提出的面试问题。这些问题可以让学生感受到面试过程中可能遇到的典型问题类型。习题的答案可以通过本书的配套网站和教师支持网站获得。
在线补充资料
补充资料可以通过booksite.elsevier.com/9780128000564获得。这个对所有读者开放的配套网站包括以下内容：
媒体评论
本书真的太棒了，是全心全意为计算机教学而打造的。如果它刚好是你的课堂教材，相信你一定会享受这门课，学到真东西，并且在毕业多年后依然受用。
—— Mehdi Hatamian，Broadcom公司高级副总裁
搭载ARM处理器的智能手机、平板电脑等各类电子设备不断丰富着我们的日常生活，同时，ARM也对计算机体系结构的发展影响深远。本书采用一种独特的现代数字设计方法，首先介绍数字逻辑门，接着讲述组合电路和时序电路的设计，并以这些基本概念为基础，逐步进入核心内容——ARM处理器的设计。书中实例丰富，易于实践，通过阅读本书，读者将学会构建自己的微处理器，并能够自顶向下地理解微处理器的工作原理。
ARM版特色
·全面介绍数字逻辑设计的基础知识，并通过ARM微处理器的设计来强化逻辑概念。
·在例题部分，分别用两种流行的硬件描述语言SystemVerilog和VHDL给出相应数字系统设计的实现。
·配套网站（booksite.elsevier.com/9780128000564/）和华章网站（www.hzbook.com）提供更多丰富资源，包括关于I/O系统的附加章节和实验资料。
—— Mehdi Hatamian，Broadcom公司高级副总裁
搭载ARM处理器的智能手机、平板电脑等各类电子设备不断丰富着我们的日常生活，同时，ARM也对计算机体系结构的发展影响深远。本书采用一种独特的现代数字设计方法，首先介绍数字逻辑门，接着讲述组合电路和时序电路的设计，并以这些基本概念为基础，逐步进入核心内容——ARM处理器的设计。书中实例丰富，易于实践，通过阅读本书，读者将学会构建自己的微处理器，并能够自顶向下地理解微处理器的工作原理。
ARM版特色
·全面介绍数字逻辑设计的基础知识，并通过ARM微处理器的设计来强化逻辑概念。
·在例题部分，分别用两种流行的硬件描述语言SystemVerilog和VHDL给出相应数字系统设计的实现。
·配套网站（booksite.elsevier.com/9780128000564/）和华章网站（www.hzbook.com）提供更多丰富资源，包括关于I/O系统的附加章节和实验资料。
