本书涵盖计算机结构中所有核心主题，每一主题基础理论与实际设计并重，且将计算机结构与其他计算机系统设计领域之联系，阐述得淋漓尽致！精选的章尾习题更有助于读者深入了解所涵盖的内容。本书内容包含七大部份：背景与缘起、指令集架构、算数∕逻辑单元、资料路径与控制、记忆体系统设计、输入/输出与介面及进阶架构，涵盖了计算机结构中所有的核心主题，提供读者对此领域一个平衡且完备的观点。本书适用于大学、科大电子、资工系「计算机组织」、「计算机结构」之课程。

本书特色

1 . 涵盖计算机结构中所有核心主题，每一主题基础理论与实际设计并重。
2 . 将计算机结构与其他计算机系统设计领域之联系，阐述得淋漓尽致。
3 . 每章的内容均设计为具有承先启后功能的单元，便于教学。
4 . 精选的章尾习题有助于深入了解所涵盖的内容。
5 . 全书中所用的符号表示与专业术语均保持一致。

PART 1 背景与缘起
1.   组合数位电路 3
1.1　讯号、逻辑操作、逻辑闸 3
1.2　布林函数及运算式 6
1.3　设计逻辑闸电路系统 8
1.4　有用的组合部件 11
1.5　可程式化的组合部件 13
1.6　时间与电路考量 15
习　题 17
参考书目与进阶读物 20
2. 拥有记忆能力的数位电路 21
2.1　闩锁、正反器、暂存器 21
2.2　有限状态机 23
2.3　设计序向电路 25
2.4　有用的序向部件 27
2.5　可程式化的序向部件 30
2.6　事件的时脉与时间 31
习　题 33
参考书目与进阶读物 36
3. 计算机系统技术 37
3.1　从组件到应用 38
3.2　计算机系统与其部件 40
3.3　世代的进展 43
3.4　处理器与记忆体技术 47
3.5　周边、I/O、通讯 49
3.6　软体系统与应用程式 52
习　题 53
参考书目与进阶读物 55
4. 计算机效能 57
4.1　成本、效能、与成本∕效能 57
4.2　定义计算机效能 60
4.3　效能增益与Amdahl定律 63
4.4　效能度量vs效能模型 65
4.5　计算机效能报告 70
4.6　更高效能的探索 72
习　题 74
参考书目与进阶读物 77

PART 2 指令集架构
5. 指令与定址 81
5.1　硬体的抽象观点 81
5.2　指令格式 84
5.3　简单的算数与逻辑指令 87
5.4?载入与储存指令 88
5.5　跳跃与分支指令 90
5.6　定址模式 94
习　题 97
参考书目与进阶读物 99
6. 程序与资料 101
6.1　简单的程序唿叫 101
6.2　使用堆叠来储存资料 104
6.3　参数与运算结果 106
6.4　资料型别 108
6.5　阵列与指标 111
6.6　其他的指令 115
习　题 119
参考书目与进阶读物 121
7. 组合语言程式 123
7.1　机器与组合语言 123
7.2　组译器命令 125
7.3　假指令 128
7.4　巨集指令 130
7.5　连结与载入 132
7.6　执行组译器程式 133
习　题 136
参考书目与进阶读物 138
8. 指令集的各种样貌 139
8.1　复杂指令 140
8.2　其他的定址模式 141
8.3　指令格式的各种型态 145
8.4　指令集设计与演进 146
8.5　RISC/CISC的分野 148
8.6 界线要画在哪 150
习　题 153
参考书目与进阶读物 155

PART 3 算数∕逻辑单元
9. 数字表示法 159
9.1　进位系统 159
9.2　数字集合与编码 162
9.3　数字进位转换 165
9.4　有号整数 166
9.5　定点数 169
9.6　浮点数 171
习　题 173
参考书目与进阶读物 176
10. 加法器与简单的ALU 177
10.1　简单的加法器 177
10.2　进位传递网路 179
10.3　计数与递增 182
10.4　设计快速的加法器 183
10.5　逻辑与位移操作 186
10.6　多功能的ALU 189
习　题 191
参考书目与进阶读物 194
11. 乘法器与除法器 195
11.1　位移-加法乘法 196
11.2　硬体乘法器 199
11.3　用程式撰写乘法 201
11.4　位移-减法除法 204
11.5　硬体除法器 207
11.6　用程式撰写除法 210
习　题 212
参考书目与进阶读物 215
12. 浮点数算数 217
12.1　舍入模式 217
12.2　特殊值与例外 221
12.3　浮点数加法 224
12.4　其他的浮点数操作 226
12.5　浮点数指令 227
12.6　运算结果的精确度与误差 231
习　题 234
参考书目与进阶读物 237

PART 4 资料路径与控制
13. 指令执行步骤 241
13.1　一个小型的指令集合 242
13.2　指令执行单元 244
13.3　单週期的资料路径 245
13.4　分支与跳跃 247
13.5　产生控制讯号 247
13.6　单週期设计的效能 250
习　题 252
参考书目与进阶读物 254
14. 控制单元构成 255
14.1　多週期的实作 256
14.2　时脉週期与控制讯号 258
14.3　控制状态机 260
14.4　多週期设计的效能 262
14.5　微程式设计 264
14.6　例外处理 267
习　题 269
参考书目与进阶读物 271
15. 管线化的资料路径 273
15.1　管线化的概念 274
15.2　管线推迟或气泡 276
15.3　管线时脉与效能 279
15.4　管线化资料路径设计 282
15.5　管线化控制 284
15.6　最佳化管线 285
习　题 288
参考书目与进阶读物 290
16. 管线效能的限制 291
16.1　资料相依与危障 291
16.2　资料转送 294
16.3　管线分支危障 296
16.4　分支预测 297
16.5　进阶管线化 299
16.6　管线中的例外 302
习　题 303
参考书目与进阶读物 306

PART 5 记忆体系统设计
17 主记忆体的概念 309
17.1　记忆体结构与SRAM 309
17.2　DRAM与更新週期 312
17.3　记忆体屏障 315
17.4　管线化与交错式记忆体 317
17.5　非挥发性记忆体 319
17.6　记忆体阶层的需求 320
习　题 323
参考书目与进阶读物 325
18. 快取记忆体的组织 327
18.1　快取的需求 327
18.2　是什么让快取运作？ 330
18.3　直接映射的快取 332
18.4　集合关连式快取 334
18.5　快取与主记忆体 336
18.6　改善快取效能 338
习　题 340
参考书目与进阶读物 343
19. 巨量记忆体的概念 345
19.1?磁碟记忆体的基础概念 346
19.2　磁碟上的资料组织 348
19.3　磁碟效能 351
19.4　磁碟快取 352
19.5　磁碟阵列与RAID 353
19.6　其他种类的巨量记忆体 357
习　题 359
参考书目与进阶读物 362
20. 虚拟记忆体与分页 363
20.1　虚拟记忆体的需求 364
20.2　虚拟记忆体中的位址转译 365
20.3　转译备用缓冲区 368
20.4　分页置换策略 371
20.5　主记忆体与巨量记忆体 374
20.6　改善虚拟记忆体效能 375
习　题 378
参考书目与进阶读物 380

PART 6 输入/输出与介面
21. 输入/输出装置 383
21.1　输入/输出装置及其控制器 383
21.2　键盘与滑鼠 385
21.3　视觉显示单元 387
21.4　硬复制输入/输出装置 390
21.5　其他输入/输出装置 394
21.6　输入/输出装置的网路 396
习　题 398
参考书目与进阶读物 401
22. 输入/输出规划 403
22.1　I/O效能与评估标准 403
22.2　输入/输出的定址 405
22.3　排程式的I/O：轮询机制 408
22.4　需求导向式的I/O：中断机制 409
22.5　I/O资料传输与DMA 410
22.6　提升I/O的效能 413
习　题 417
参考书目与进阶读物 420
23. 汇流排、连结、介面 423
23.1　系统内与系统间连结 423
23.2　汇流排与其吸引力 427
23.3　汇流排通讯协定 429
23.4　汇流排仲裁与效能 431
23.5　介面连接的基础概念 434
23.6　介面连接标准 435
习　题 438
参考书目与进阶读物 441
24. 工作区切换与中断 443
24.1　进行I/O的系统唿叫 443
24.2　中断、例外、与陷阱 445
24.3　简单的中断处理 447
24.4　巢状中断 450
24.5　工作区切换的种类 451
24.6　执行绪与多绪执行 454
习　题 455
参考书目与进阶读物 457

PART 7 进阶架构
25. 迈向高效能之路 461
25.1　过往与现今的效能趋势 461
25.2　效能导向的ISA扩充 464
25.3　指令层级的平行化 467
25.4　测度与数值预测 470
25.5　特殊用途硬体加速器 473
25.6　向量、阵列与平行处理 475
习　题 478
参考书目与进阶读物 481
26. 向量与阵列处理 483
26.1　向量上的操作 484
26.2　向量处理器实作 486
26.3　向量处理器的效能 490
26.4　共用控制系统 492
26.5　阵列处理器实作 493
26.6　阵列处理器效能 495
习　题 496
参考书目与进阶读物 499
27. 共用记忆体多重处理 501
27.1　集中式共用记忆体 501
27.2　多重快取与快取统一性 505
27.3　实作对称式多处理器 507
27.4　分散式共用记忆体 510
27.5　指引资料存取的目录 512
27.6　实作非对称式多处理器 514
习　题 516
参考书目与进阶读物 519
28. 分散式多重运算 521
28.1　透过讯息传递的通讯 521
28.2　互连网路 525
28.3　讯息构成与绕送 527
28.4　建造并使用多重计算机 530
28.5　以网路为基础的分散式运算 532
28.6　网格运算与前景 534
习　题 536
参考书目与进阶读物 539