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计算机系统：嵌入式方法

计算机系统：嵌入式方法
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作者: [英] （Ian Vince McLoughlin） 著 , 译
出版社: 机械工业出版社
2020-06
版次: 1
ISBN: 9787111657224
定价: 139.00
装帧: 平装
开本: 16开
纸张: 胶版纸
页数: 404页
分类: 计算机与互联网
7人买过
  • 这是一本从嵌入式角度探索计算硬件和软件原理的综合教科书。本书将逐步揭示如何在现实世界中运用这些计算原理构建计算机系统，从小型嵌入式设备到仓库大小的计算机集群，以及这些概念是如何通过互联网在全球范围内相互连接的。《计算机系统：嵌入式方法》首先会完整地讲述主要的硬件组件――包括处理器、内存、存储设备与性能加速器；接着又充分探讨操作系统、连接以及网络。通过此书，您将了解计算机硬件和软件是如何协同工作来支持无处不在的计算、物联网、移动计算技术以及*小到*大的应用和程序。 伊恩·文斯·麦克洛克林(Ian Vince McLoughlin)是英国肯特大学计算机学院院长、计算机教授。 在职业生涯的30多年中，他在三大洲一直从事工业、政府和学术领域工作并专注研究与创新。 他也是一名计算机工程师，曾经参与设计过对流层和太空中的计算系统，以及海底通信网络；在民用领域，他曾将嵌入式设备设计应用到喉咙手术上帮助病人说话。 麦克洛克林教授同时是IET会员、IEEE高级会员、英国注册工程师和全欧工程师。 出版者的话 


    译者序 


    前言 


    致谢 


    关于作译者 


    第1章 引言1 


     11 计算机的进化1 


     12 进化过程1 


     13 计算机发展阶段划分4 


      131 第一代计算机4 


      132 第二代计算机5 


      133 第三代计算机5 


      134 第四代计算机6 


      135 第五代计算机7 


     14 云、普适、网格和超并行计算机7 


     15 未来8 


     16 小结10 


    第2章 基础知识11 


     21 计算机组成11 


      211 Flynn分类法11 


      212 连接方式12 


      213 计算机结构层次视图13 


     22 计算机基本原理13 


     23 数字格式16 


      231 无符号二进制16 


      232 原码17 


      233 反码17 


      234 补码17 


      235 移码18 


      236 BCD码19 


      237 定点数表示法19 


      238 符号扩展20 


     24 算术运算20 


      241 加法20 


      242 并行进位传递加法器20 


      243 超前进位22 


      244 减法22 


     25 乘法24 


      251 加法迭代法24 


      252 部分积方法25 


      253 移位加方法27 


      254 Booth和Robertson方法27 


     26 除法29 


     27 定点数格式的运算30 


      271 定点数的运算31 


      272 定点数的乘除32 


     28 浮点数32 


      281 广义浮点数33 


      282 IEEE754浮点标准33 


      283 IEEE754标准模式34 


      284 IEEE754数的范围36 


     29 浮点数处理38 


      291 IEEE754数的加减运算39 


      292 IEEE754数的乘除运算41 


      293 IEEE754中间格式41 


      294 舍入42 


     210 小结42 


     思考题43 


    第3章 CPU基础45 


     31 什么是计算机45 


     32 让计算机为你服务45 


      321 程序存储46 


      322 存储架构46 


      323 程序传输47 


      324 控制单元48 


      325 微指令52 


      326 RISC和CISC的对比53 


      327 处理器实例――ARM55 


      328 关于ARM的更多内容56 


     33 指令处理56 


      331 指令集57 


      332 取指和译码59 


      333 压缩指令集63 


      334 寻址模式65 


      335 堆栈机和逆波兰表示法67 


     34 数据处理68 


      341 数据的格式和表达68 


      342 数据流71 


      343 数据存储72 


      344 内部数据72 


      345 数据处理73 


     35 自顶向下方法75 


      351 计算机的能力75 


      352 性能衡量和统计76 


      353 性能评估78 


     36 小结79 


     思考题80 


    第4章 处理器内部组成82 


     41 内部总线结构82 


      411 程序员的角度82 


      412 分解互联排列83 


      413 ADSP21xx总线排列84 


      414 数据与程序同时访存84 


      415 双总线体系结构86 


      416 单总线体系结构87 


     42 算术逻辑单元88 


      421 ALU功能88 


      422 ALU设计89 


     43 内存管理单元91 


      431 对虚拟存储的需求91 


      432 MMU操作91 


      433 退回算法93 


      434 内部存储碎片和片段93 


      435 外部碎片94 


      436 改进的MMU95 


      437 内存保护96 


     44 cache97 


      441 直接相联cache98 


      442 组相联cache99 


      443 全相联cache100 


      444 局部性原则100 


      445 cache替换算法102 


      446 cache性能104 


      447 cache一致性105 


     45 协处理器107 


     46 浮点运算单元107 


     47 SIMD流指令扩展和多媒体扩展109 


      471 MMX109 


      472 MMX实现110 


      473 MMX的使用111 


      474 SIMD流指令扩展111 


      475 使用SSE和MMX111 


     48 嵌入式系统中的协处理112 


     49 小结112 


     思考题113 


    第5章 提高CPU性能116 


     51 加速116 


     52 流水线117 


      521 多功能流水线118 


      522 动态流水线119 


      523 改变流水线模式119 


      524 数据相关冒险121 


      525 条件冒险122 


      526 条件分支123 


      527 编译时流水线补偿125 


      528 相对地址分支126 


      529 流水线的指令集补偿127 


      5210 运行时流水线补偿128 


     53 复杂指令集和精简指令集130 


     54 超标量体系结构130 


      541 简单超标量130 


      542 多发送超标量132 


      543 超标量的性能133 


     55 每周期的指令数133 


      551 不同体系结构的IPC133 


      552 IPC度量134 


     56 硬件加速器135 


      561 零开销循环135 


      562 地址处理硬件137 


      563 影子寄存器140 


     57 分支预测140 


      571 分支预测的必要性141 


      572 单T位预测器142 


      573 双位预测器143 


      574 计数器和移位器预测器145 


      575 局部分支预测器145 


      576 全局分支预测器148 


      577 G选择预测器149 


      578 G共享预测器150 


      579 混合预测器151 


      5710 分支目标缓冲152 


      5711 基本代码段153 


      5712 分支预测总结154 


     58 并行机器155 


      581 SISD向MIMD的演变157 


      582 为提高性能而采用并行159 


      583 其他并行
  • 内容简介:
    这是一本从嵌入式角度探索计算硬件和软件原理的综合教科书。本书将逐步揭示如何在现实世界中运用这些计算原理构建计算机系统，从小型嵌入式设备到仓库大小的计算机集群，以及这些概念是如何通过互联网在全球范围内相互连接的。《计算机系统：嵌入式方法》首先会完整地讲述主要的硬件组件――包括处理器、内存、存储设备与性能加速器；接着又充分探讨操作系统、连接以及网络。通过此书，您将了解计算机硬件和软件是如何协同工作来支持无处不在的计算、物联网、移动计算技术以及*小到*大的应用和程序。
  • 作者简介:
    伊恩·文斯·麦克洛克林(Ian Vince McLoughlin)是英国肯特大学计算机学院院长、计算机教授。 在职业生涯的30多年中，他在三大洲一直从事工业、政府和学术领域工作并专注研究与创新。 他也是一名计算机工程师，曾经参与设计过对流层和太空中的计算系统，以及海底通信网络；在民用领域，他曾将嵌入式设备设计应用到喉咙手术上帮助病人说话。 麦克洛克林教授同时是IET会员、IEEE高级会员、英国注册工程师和全欧工程师。
  • 目录:
    出版者的话 


    译者序 


    前言 


    致谢 


    关于作译者 


    第1章 引言1 


     11 计算机的进化1 


     12 进化过程1 


     13 计算机发展阶段划分4 


      131 第一代计算机4 


      132 第二代计算机5 


      133 第三代计算机5 


      134 第四代计算机6 


      135 第五代计算机7 


     14 云、普适、网格和超并行计算机7 


     15 未来8 


     16 小结10 


    第2章 基础知识11 


     21 计算机组成11 


      211 Flynn分类法11 


      212 连接方式12 


      213 计算机结构层次视图13 


     22 计算机基本原理13 


     23 数字格式16 


      231 无符号二进制16 


      232 原码17 


      233 反码17 


      234 补码17 


      235 移码18 


      236 BCD码19 


      237 定点数表示法19 


      238 符号扩展20 


     24 算术运算20 


      241 加法20 


      242 并行进位传递加法器20 


      243 超前进位22 


      244 减法22 


     25 乘法24 


      251 加法迭代法24 


      252 部分积方法25 


      253 移位加方法27 


      254 Booth和Robertson方法27 


     26 除法29 


     27 定点数格式的运算30 


      271 定点数的运算31 


      272 定点数的乘除32 


     28 浮点数32 


      281 广义浮点数33 


      282 IEEE754浮点标准33 


      283 IEEE754标准模式34 


      284 IEEE754数的范围36 


     29 浮点数处理38 


      291 IEEE754数的加减运算39 


      292 IEEE754数的乘除运算41 


      293 IEEE754中间格式41 


      294 舍入42 


     210 小结42 


     思考题43 


    第3章 CPU基础45 


     31 什么是计算机45 


     32 让计算机为你服务45 


      321 程序存储46 


      322 存储架构46 


      323 程序传输47 


      324 控制单元48 


      325 微指令52 


      326 RISC和CISC的对比53 


      327 处理器实例――ARM55 


      328 关于ARM的更多内容56 


     33 指令处理56 


      331 指令集57 


      332 取指和译码59 


      333 压缩指令集63 


      334 寻址模式65 


      335 堆栈机和逆波兰表示法67 


     34 数据处理68 


      341 数据的格式和表达68 


      342 数据流71 


      343 数据存储72 


      344 内部数据72 


      345 数据处理73 


     35 自顶向下方法75 


      351 计算机的能力75 


      352 性能衡量和统计76 


      353 性能评估78 


     36 小结79 


     思考题80 


    第4章 处理器内部组成82 


     41 内部总线结构82 


      411 程序员的角度82 


      412 分解互联排列83 


      413 ADSP21xx总线排列84 


      414 数据与程序同时访存84 


      415 双总线体系结构86 


      416 单总线体系结构87 


     42 算术逻辑单元88 


      421 ALU功能88 


      422 ALU设计89 


     43 内存管理单元91 


      431 对虚拟存储的需求91 


      432 MMU操作91 


      433 退回算法93 


      434 内部存储碎片和片段93 


      435 外部碎片94 


      436 改进的MMU95 


      437 内存保护96 


     44 cache97 


      441 直接相联cache98 


      442 组相联cache99 


      443 全相联cache100 


      444 局部性原则100 


      445 cache替换算法102 


      446 cache性能104 


      447 cache一致性105 


     45 协处理器107 


     46 浮点运算单元107 


     47 SIMD流指令扩展和多媒体扩展109 


      471 MMX109 


      472 MMX实现110 


      473 MMX的使用111 


      474 SIMD流指令扩展111 


      475 使用SSE和MMX111 


     48 嵌入式系统中的协处理112 


     49 小结112 


     思考题113 


    第5章 提高CPU性能116 


     51 加速116 


     52 流水线117 


      521 多功能流水线118 


      522 动态流水线119 


      523 改变流水线模式119 


      524 数据相关冒险121 


      525 条件冒险122 


      526 条件分支123 


      527 编译时流水线补偿125 


      528 相对地址分支126 


      529 流水线的指令集补偿127 


      5210 运行时流水线补偿128 


     53 复杂指令集和精简指令集130 


     54 超标量体系结构130 


      541 简单超标量130 


      542 多发送超标量132 


      543 超标量的性能133 


     55 每周期的指令数133 


      551 不同体系结构的IPC133 


      552 IPC度量134 


     56 硬件加速器135 


      561 零开销循环135 


      562 地址处理硬件137 


      563 影子寄存器140 


     57 分支预测140 


      571 分支预测的必要性141 


      572 单T位预测器142 


      573 双位预测器143 


      574 计数器和移位器预测器145 


      575 局部分支预测器145 


      576 全局分支预测器148 


      577 G选择预测器149 


      578 G共享预测器150 


      579 混合预测器151 


      5710 分支目标缓冲152 


      5711 基本代码段153 


      5712 分支预测总结154 


     58 并行机器155 


      581 SISD向MIMD的演变157 


      582 为提高性能而采用并行159 


      583 其他并行
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