计算机结构－入门启示录 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

图书标签:

• 计算机结构
• 计算机组成原理
• 数字逻辑
• 汇编语言
• 体系结构
• 入门
• 教学
• 计算机科学
• 硬件
• 底层原理

　　本书介绍电子计算机的通用性、功能性进而谈到指令运作方式、相容特色、记忆体模组以及软硬体实现技术…等等。第一章介绍第一部电子计算机。第二章谈到制程技术。第三章结构进化。第四章晶片技术。第五章记忆体模组。第六章快取效能补偿。第七章中断效能补偿。第八章效能计算。相信熟读本书后，将对计算机结构以及相关软硬体知识有更深入的了解。适合私立大学、科大电子、电机系「计算机结构」课程。

本书特色

1 . 历史刻画的痕迹激发最深层的构思，唤起执着的态度与用心。
2 . 章节编排：教材依章节顺序，深入浅出，逐一介绍，整体有很好的连贯性。

3 . 主轴脉络：总是从历史背景谈起，不但有助于了解当时的构思与需求望，进而延伸整体技术的发展脉络与原理。
4 . 技术导引：每个章节清晰明确，总是由一项重要技术导引，贯穿主轴；各种技术之间彼此并不相依，即使初学者也能体会内容，不需具备任何背景知识。

好的，这是一份关于一本虚构图书的详细简介，该书与您提到的《计算机结构－入门启示录》无关。 --- 图书名称：《解码数字基石：从逻辑门到操作系统深度解析》 作者： 张博文 / 李晓明 出版社： 科技前沿出版社 ISBN： 978-7-5198-xxxx-x 定价： 128.00 元 --- 内容简介 《解码数字基石：从逻辑门到操作系统深度解析》 是一部旨在为计算机科学领域的学习者、工程师和技术爱好者提供全面、深入且实践导向的教材。本书并非传统意义上的“计算机结构入门”，而是将焦点放在现代计算系统底层机制的剖析与演进脉络的梳理上，旨在揭示从最基础的物理实现到复杂软件运行环境之间严密的逻辑关联。全书内容涵盖了数字电路基础、指令集架构（ISA）设计哲学、存储体系结构、并行处理技术以及操作系统核心概念的底层支撑，力求让读者不仅理解“是什么”，更能深入理解“为什么”和“如何实现”。 本书的独特之处在于其深度和广度并重。我们没有停留在概念的表面介绍，而是通过大量的实例分析、架构对比和前沿技术的探讨，构建了一个坚实的数字系统认知框架。 第一部分：硅基世界的基石——数字逻辑与硬件基础 本部分将带领读者回溯计算的起点。我们从布尔代数和逻辑门开始，但迅速过渡到组合逻辑与时序逻辑的设计，深入探讨诸如译码器、多路复用器、触发器和寄存器的实际构建过程。 从晶体管到逻辑门： 详细分析CMOS技术在现代芯片中的作用，以及它们如何实现基本的逻辑运算。 组合与时序电路设计： 深入讲解有限状态机（FSM）的设计方法，包括状态图、状态表到实际电路的映射，并引入同步电路的时序约束分析。 基础运算单元： 重点剖析加法器（半加器、全加器、多位加法器）和乘法器的结构，为后续的算术逻辑单元（ALU）构建打下基础。我们还将讨论这些基础电路在实际FPGA或ASIC设计中的实现考量。 第二部分：指令集的艺术——处理器架构与流水线 本部分是本书的核心之一，专注于解析处理器如何理解并执行程序。我们选择主流的RISC架构（如MIPS或现代的RISC-V子集）作为分析载体，但同时对比CISC架构的设计哲学差异。 指令集架构（ISA）的权衡： 探讨指令集设计的关键决策点，包括操作码的编码、寻址模式的选择以及数据类型支持。深入解析精简指令集（RISC）与复杂指令集（CISC）在硬件实现复杂度、编译器优化和能效上的博弈。 单周期与多周期处理器： 详细阐述指令的取指、译码、执行、访存和写回这五个阶段在简单架构中的实现流程，并分析其性能瓶颈。 深度流水线技术： 这是性能提升的关键。本书将用大量的篇幅讲解五级或七级流水线的工作原理，重点剖析数据冒险、控制冒险（分支预测）的检测与处理机制，包括转发（Forwarding）和气泡插入（Stall）。我们还引入异常处理在流水线中的复杂性。 第三部分：内存的层次与性能的瓶颈 现代计算性能的瓶颈往往不在于CPU的运算速度，而在于数据传输的延迟。本部分聚焦于存储体系结构，解释计算机系统如何管理和加速数据访问。 缓存存储器原理： 详尽解析缓存的组织结构（直接映射、组相联、全相联），地址映射机制，以及写操作策略（写直通、写回）。通过具体的例子演示命中率、延迟和带宽之间的权衡。 虚拟内存与地址翻译： 深入讲解进程隔离的基石——虚拟内存。详细分析页表（Page Table）的结构，TLB（转换后援缓冲器）的作用，以及操作系统如何通过内存管理单元（MMU）实现地址的快速转换。 主存技术与性能： 探讨DRAM技术的发展，包括内存带宽、内存墙问题，以及双通道、四通道等内存配置对系统整体吞吐量的影响。 第四部分：并行化浪潮——从多核到异构计算 随着摩尔定律的放缓，并行化成为了提升计算能力的主要途径。本部分探讨了如何在单核和多核环境中实现高效的并行执行。 指令级并行（ILP）与超标量架构： 探讨乱序执行（Out-of-Order Execution）、指令级并行（ILP）技术，如指令级重排和分支预测单元的复杂性。 多核与多线程： 解析对称多处理器（SMP）架构的特点，同步机制（如锁、信号量、屏障）在硬件层面的实现，以及缓存一致性协议（如MESI协议）如何确保多个核心访问数据的正确性。 异构计算初步： 简要介绍GPU等加速器的工作模型，以及它们与CPU之间的协同工作方式，为后续深入学习并行编程打下硬件基础认知。 第五部分：操作系统与硬件的交汇点 本书的最后一部分，旨在连接硬件结构与操作系统（OS）的功能，揭示OS如何利用底层硬件特性提供稳定的运行环境。 系统调用与中断处理： 详细分析用户态到内核态的模式切换过程，中断向量表的作用，以及系统调用的实现流程对程序执行流程的干预。 I/O子系统概述： 介绍DMA（直接内存访问）如何减轻CPU对I/O操作的负担，以及不同I/O设备（如硬盘、网络接口）与总线（如PCIe）的连接机制。 启动流程与固件： 简要概述从按下电源按钮到操作系统内核加载完成的整个启动过程，包括BIOS/UEFI的角色及其与硬件初始化顺序的关系。 --- 本书的特色与目标读者 特色： 1. 强调动手实践： 书中嵌入了大量使用硬件描述语言（如Verilog或VHDL）设计简单组件的指导，以及使用汇编语言和C语言结合的方式来观察编译器优化后的机器码。 2. 架构演进视角： 不仅介绍现有技术，更追溯了关键概念（如缓存、流水线）是如何在历史需求驱动下演变而来的。 3. 前沿视野： 包含了对非对称多处理、新兴存储技术（如3D XPoint）和功耗管理策略的介绍。 目标读者： 大学计算机科学、电子工程等相关专业学生，需要深入理解计算机硬件原理的进阶课程学习者。 希望从应用层深入到系统层理解软件性能瓶颈的软件工程师。 嵌入式系统开发者，需要了解指令集和内存访问效率的专业人士。 对数字系统设计、微处理器原理有浓厚兴趣的自学者。 《解码数字基石》 旨在培养读者一种自底向上的思维模式，理解每一个软件行为背后所依赖的复杂且精妙的硬件设计。掌握了这些“数字基石”，才能真正地站在巨人的肩膀上，设计出更高效、更健壮的下一代计算系统。

Part Ⅰ 现代电脑技术
第1章　第一部电子计算机

1.1　引言 1-2
1.2　爱尼克计算机 1-3
1.3　巨像计算机 1-5
1.4　Z系列计算机 1-7
1.5　谁是第一？ 1-8
1.6　通用性 1-10
1.7　功能性 1-12
1.8　软硬体实现技术 1-13
1.9　结语 1-15
关键字解析 1-16

第2章　制程进化

2.1　引言 2-2
2.2　电晶体技术 2-4
2.3　积体电路技术 2-7
2.4　摩尔定律 2-10
2.5　摩尔定律的推论 2-13
2.6　微缩技术 2-14
2.7　结语 2-15
关键字解析 2-16

第3章　结构进化

3.1　引言 3-2
3.2　范纽曼电脑 3-3
3.3　程式计算机 3-4
3.4　指令运作方式 3-5
3.5　阶层概念 3-8
3.6　结构与组织 3-11
3.7　相容家族 3-12
3.8　相容家族特色 3-13
3.9　结语 3-14
关键字解析 3-15

第4章　晶片技术

4.1　引言 4-2
4.2　晶片化的结构阶层 4-4
4.3　Intel x86系列电脑 4-5
4.4　现代电脑晶片架构 4-7
4.5　夹层汇流排 4-9
4.6　南北桥晶片组 4-9
4.7　其它晶片功能 4-11
4.8　汇流排仲裁 4-13
4.9　结语 4-16
关键字解析 4-16

第5章　记忆体模组

5.1　引言 5-2
5.2　SRAM静态记忆单元 5-4
5.3　DRAM动态记忆单元 5-5
5.4　位元、位元组、字组、区块 5-6
5.5　数端 5-9
5.6　记忆体晶片 5-10
5.7　记忆体模组 5-14
5.8　DDR-SDRAM技术 5-15
5.9　错误发生 5-18
5.11　汉明码 5-19
5.12　校正错误 5-21
5.12　结语 5-24
关键字解析 5-25

第6章　快取效能补偿

6.1　引言 6-2
6.2　记忆体效能失衡 6-4
6.3　快取结构设计 6-6
6.4　记忆体平均存取时间 6-6
6.5　区域存取性 6-7
6.6　映射函数 6-8
6.7　直接映射 6-10
6.8　完全关联映射 6-13
6.9　集合关联映射 6-16
6.10　写入策略 6-20
6.11　快取阶层 6-21
6.12　结语 6-23
关键字解析 6-24

第7章　中断效能补偿

7.1　引言 7-2
7.2　互连技术 7-4
7.3　I/O设备 7-5
7.4　I/O模组和外部设备 7-6
7.5　I/O命令 7-7
7.6　程式I/O策略 7-8
7.7　中断I/O策略 7-10
7.8　DMA策略 7-12
7.9　结语 7-14
关键字解析 7-14

第8章　效能计算

8.1　引言 8-2
8.2　MIPS 8-3
8.3　效能定义 8-6
8.4　执行时间 8-8
8.5　CPI 8-9
8.6　效能评估程式 8-12
8.7　结语 8-12
关键字解析 8-13

Part Ⅱ 处理器进阶技术
第9章　简易的计算引擎

9.1　引言 9-2
9.2　AOI运算器 9-3
9.3　全加法器 9-4
9.4　ALU 9-5
9.5　精度问题 9-7
9.6 旗号 9-7
9.7　意像堆积 9-8
9.8　结语 9-10
关键字解析 9-10

第10章　计算机整数算术

10.1　引言 10-2
10.2　文字与整数表示法 10-3
10.3　无号整数 10-6
10.4　有号整数 10-7
10.5　位元延伸 10-8
10.6　取负值 10-9
10.7　加法 10-10
10.8　减法 10-12
10.9　乘法 10-14
10.10　除法 10-17
10.11　结语 10-18
关键字解析 10-19

第11章　计算机浮点数算术

11.1　引言 11-2
11.2　浮点运算单元 11-3
11.3　浮点数表示法 11-4
11.4　可转换浮点数 11-6
11.5　特殊保留字 11-7
11.6　浮点数范围 11-8
11.7　浮点数加/减法 11-9
11.8　浮点数乘/除法 11-11
11.9　结语 11-13
关键字解析 11-14

第12章　CISC & RISC争论

12.1　引言 12-2
12.2　CISC发展 12-4
12.3　CISC问题 12-5
12.4　指令正交性 12-7
12.5　RISC效能表现 12-8
12.6　RISC精简指令集 12-10
12.7　直接硬体 12-11
12.8　RISC对程式设计的影响 12-13
12.9　结语 12-15
关键字解析 12-18

第13章　指令集：功能

13.1　引言 13-2
13.2　指令表示法 13-5
13.3　指令元素 13-8
13.4　指令编码格式 13-10
13.5　操作码 13-12
13.6　指令集范例 13-14
13.7　结语 13-17
关键字解析 13-17

第14章　指令集：定址

14.1　引言 14-2
14.2　运算元 14-3
14.3　立即定址 14-3
14.4　暂存器定址 14-4
14.5　直接定址 14-5
14.6　间接定址 14-6
14.7　暂存器间接定址 14-7
14.8　位移定址 14-8
14.9　堆叠定址 14-9
14.10　范纽曼瓶颈 14-15 14.11　结语 14-16
关键字解析 14-17

第15章　程式直译范例

15.1　引言 15-2
15.2　直译过程 15-3
15.3　指令直译范例I（非固定长度编码）15-5
15.4　指令直译范例II（固定长度编码） 15-10
关键字解析 15-18

第16章　微架构与范例

16.1　引言 16-2
16.2　硬体连线技术 16-3
16.3　微程式架构 16-4
16.4　假想模型的建构 16-6
16.5　微指令实例 16-13
16.6　微指令编码格式 16-14
16.7　微顺序器 16-16
16.8　巨集指令实例 16-17
16.9　微程式控制单元 16-26
16.10　控制记忆体 16-29
16.11　结语 16-32

第17章　管线作业

17.1　引言 17-2
17.2　N阶直译过程 17-3
17.3　指令管线 17-4
17.4　间隔週期 17-6
17.5　超纯量设计 17-8
17.6　指令相依性 17-10
17.7　改善分支指令的效能 17-12
17.8　结语 17-14

附 录

附录A　计算机重要记事 附-2
附录B　数位组合逻辑 附-6
附录C　数位序向逻辑 附-17
附录D　ROM技术 附-24
附录E　数字系统 附-27
附录F　IA处理器族系 附-31
参考书目 附-34
索引

评分☆☆☆☆☆

不得不說，《計算機結構－入門啟示錄》這個書名真的很有吸引力，特別是在台灣的讀者群體中，很多人對電腦的「骨架」都充滿了好奇，但又不知道從何下手。《計算機結構－入門啟示錄》聽起來就像是一本能夠引導我們進入這個神秘世界的「地圖」。我對「啟示錄」的解讀，更偏向於一種「基礎認知」的建立，也就是說，它應該能幫我們建立起對電腦最根本的理解，像是CPU的流水線、caches的原理，或者不同記憶體之間的層級關係。我希望這本書能夠用一種相對平易近人的語言，來解釋這些看似高深的原理。例如，它是否能用圖解的方式，來展示數據在CPU和記憶體之間的流動？或者，透過一些簡單的類比，來解釋指令集架構（ISA）的重要性？我對於這種能夠讓初學者「茅塞頓開」的書籍，有著特別的偏愛。因為一旦掌握了這些基礎知識，再去看更進階的技術，就會變得更加容易。我期待這本書能夠填補我知識上的空白，讓我對電腦這個我們每天都在使用的工具，有更深刻、更全面的認識。

评分☆☆☆☆☆

說實話，我平常買書的習慣比較隨性，看到喜歡的書名就會忍不住下手，而《計算機結構－入門啟示錄》這個書名，真的就是那種讓我眼睛一亮，然後腦袋裡瞬間冒出好幾個問號，但又覺得「就是它了！」的類型。台灣的電腦書籍市場其實很豐富，但很多都偏向應用程式教學，或是特定語言的介紹，對於計算機的「內在」結構，像CPU到底是怎麼工作的，或者記憶體是如何分配的，這類比較核心的東西，往往需要花很多時間去搜尋、去篩選，才能找到比較適合初學者的內容。我對於「啟示錄」這個詞的解讀，更多的是一種「撥雲見日」的感覺。我希望這本書能像一位經驗豐富的嚮導，帶領我在錯綜複雜的電腦結構迷宮中，找到一條清晰的道路。它或許不會教我寫出一個多麼炫砲的程式，但它應該會讓我明白，我寫出來的程式，在底層是如何被執行的，有哪些限制，又有哪些可能性。這對我來說，是提升程式設計能力，甚至是理解整個資訊產業運作邏輯的關鍵。我期待它能夠用一種比較「落地」的方式，講解這些高深的原理，讓我能夠真正「理解」，而不是死記硬背。

评分☆☆☆☆☆

哇，看到這本《計算機結構－入門啟示錄》的書名，身為一個對電腦世界充滿好奇的台灣讀者，我真的覺得這個名字取得太有衝擊力了！「入門啟示錄」，光聽就覺得這不只是一本單純的技術書，更像是一場知識的洗禮，帶領我們這些對底層運作感到好奇的人，踏入一個全新的視野。我一直以來都對電腦怎麼「思考」感到著迷，但市面上很多書都太過學術，看了就頭昏眼花。這本《計算機結構－入門啟示錄》的標題，讓我看到了一絲曙光，彷彿它能用一種讓人容易理解，甚至有點「頓悟」的方式，來拆解電腦這個看似複雜的龐然大物。我特別期待它能不能把那些抽象的概念，像是CPU、記憶體、匯流排這些，用更貼近生活，或者更有趣的比喻來解釋。而且，「啟示錄」這個詞，是不是也暗示著它能幫我們揭開電腦的神秘面紗，讓我們不再只是個「使用者」，而是能稍微窺見到「創造者」的思維？我對這種能夠啟發思考，並且提供全新觀點的書，總是充滿期待。希望它真的能像書名所承諾的那樣，帶給我一場「入門」卻又「啟示」的學習體驗。

评分☆☆☆☆☆

聽到《計算機結構－入門啟示錄》這個書名，我立刻聯想到的是那種能夠讓你「瞬間開竅」的感覺。在台灣，我們學習電腦的歷程，很多時候是從使用者的角度出發，然後慢慢接觸到軟體開發。但是，真正深入了解電腦「硬」的東西，卻常常覺得門檻很高。我希望這本書能夠成為我跨越這道門檻的橋樑。我對「啟示錄」的解讀，更傾向於一種「揭示真相」的意味，也就是說，它能夠把那些平常我們看不到，但又至關重要的電腦底層運作原理，用一種清晰、有條理的方式呈現出來。想像一下，當你寫了一段程式，然後透過這本書，你能大致理解這段程式碼在CPU上是如何一步步被執行的，指令是如何被解碼、如何被執行、結果又是如何被儲存的，這會是一種多麼令人滿足的學習體驗！我期待它能夠具備這種「化繁為簡」的能力，將那些複雜的硬體架構，轉化成我們能夠理解的邏輯。而且，對於「入門」的定位，我希望它能夠避免過多的專業術語，或者至少在第一次出現時，就能提供足夠的解釋，讓我們不會因為陌生的名詞而望而卻步。

评分☆☆☆☆☆

我個人覺得，一本好的技術書，除了內容的深度之外，更重要的是「引導性」和「啟發性」。尤其是像《計算機結構－入門啟示錄》這種開宗明義就強調「入門」和「啟示」的書，我對它的期待值其實是蠻高的。在台灣，我們常常聽到很多關於科技趨勢、AI發展的新聞，但對於這些背後的基本架構，卻了解不多。《計算機結構－入門啟示錄》這個名字，讓我覺得它有潛力打破這種「只知其然，不知其所以然」的學習模式。我希望它不是那種枯燥乏味的教科書，而是能夠用生動有趣的例子，甚至是一些歷史故事，來串聯起計算機結構的演進和發展。例如，它是否能解釋為什麼會有不同的CPU架構？它們各自的優劣勢又是什麼？或者，對於記憶體的層級劃分，為什麼需要有這麼多不同的「快取」？我期待它能夠讓我看到，每一個設計決策背後，都有其歷史的脈絡和技術的考量。這種「理解」的過程，比單純記住幾個名詞更有價值，也能讓我對未來的科技發展有更深入的洞察。