計算機組成與設計：硬件/軟件接口 RISC-V版（原書第2版）

目　錄
Computer Organization and Design: The Hardware/Software Interface, RISC-V Edition, Second Edition
贊譽
譯者序
前言
作者簡介
第1章　計算機抽象及相關技術　1
1.1　引言　1
1.1.1　傳統(tǒng)的計算應用分類及其特點　2
1.1.2　歡迎來到后PC時代　3
1.1.3　你能從本書中學到什么　4
1.2　計算機體系結構中的7個偉大思想　6
1.2.1　使用抽象簡化設計　6
1.2.2　加速經(jīng)常性事件　6
1.2.3　通過并行提高性能　7
1.2.4　通過流水線提高性能　7
1.2.5　通過預測提高性能　7
1.2.6　存儲層次　7
1.2.7　通過冗余提高可靠性　7
1.3　程序表象之下　8
1.4　箱蓋后的硬件　10
1.4.1　顯示器　11
1.4.2　觸摸屏　12
1.4.3　打開機箱　13
1.4.4　數(shù)據(jù)安全　15
1.4.5　與其他計算機通信　16
1.5　處理器和存儲制造技術　17
1.6　性能　20
1.6.1　性能的定義　20
1.6.2　性能的度量　22
1.6.3　CPU性能及其度量因素　23
1.6.4　指令性能　24
1.6.5　經(jīng)典的CPU性能公式　25
1.7　功耗墻　28
1.8　滄海巨變：從單處理器向多處理器
轉變　30
1.9　實例：評測Intel Core i7　32
1.9.1　SPEC CPU基準評測程序　32
1.9.2　SPEC功耗基準評測程序　34
1.10　性能提升：使用Python語言編寫
矩陣乘法程序　34
1.11　謬誤與陷阱　35
1.12　本章小結　37
1.13　歷史視角和拓展閱讀　39
1.14?自學　39
1.15　練習　41
第2章　指令：計算機的語言　46
2.1　引言　46
2.2　計算機硬件的操作　48
2.3　計算機硬件的操作數(shù)　50
2.3.1　存儲器操作數(shù)　51
2.3.2　常數(shù)或立即數(shù)操作數(shù)　53
2.4　有符號數(shù)與無符號數(shù)　54
2.5　計算機中的指令表示　59
2.6　邏輯操作　65
2.7　用于決策的指令　67
2.7.1　循環(huán)　68
2.7.2　邊界檢查的簡便方法　70
2.7.3　case/switch語句　70
2.8　計算機硬件對過程的支持　71
2.8.1　使用更多的寄存器　72
2.8.2　嵌套過程　74
2.8.3　在棧中為新數(shù)據(jù)分配空間　75
2.8.4　在堆中為新數(shù)據(jù)分配空間　76
2.9　人機交互　78
2.10　對大立即數(shù)的RISC-V編址和
尋址　82
2.10.1　大立即數(shù)　82
2.10.2　分支中的尋址　83
2.10.3　RISC-V尋址模式總結　85
2.10.4　機器語言譯碼　86
2.11　并行性與指令：同步　88
2.12　翻譯并啟動程序　90
2.12.1　編譯器　90
2.12.2　匯編器　90
2.12.3　鏈接器　92
2.12.4　加載器　94
2.12.5　動態(tài)鏈接庫　94
2.12.6　啟動Java程序　96
2.13　以C排序程序為例的匯總整理　97
2.13.1　swap過程　97
2.13.2　sort過程　98
2.14　數(shù)組與指針　102
2.14.1　用數(shù)組實現(xiàn)clear　103
2.14.2　用指針實現(xiàn)clear　104
2.14.3　比較兩個版本的clear　105
2.15　高級專題：編譯C語言和解釋
Java語言　105
2.16　實例：MIPS指令　105
2.17　實例：ARMv7（32位）指令　106
2.17.1?尋址模式　107
2.17.2?比較和條件分支指令　108
2.17.3?ARM的獨特之處　108
2.18　實例：ARMv8（64位）指令　109
2.19　實例：x86指令　109
2.19.1　Intel x86的演變　110
2.19.2　x86寄存器和尋址模式　111
2.19.3　x86整數(shù)操作　113
2.19.4　x86指令編碼　115
2.19.5　x86總結　116
2.20　實例：RISC-V指令系統(tǒng)的剩余
部分　116
2.21　性能提升：使用C語言編寫矩陣
乘法程序　117
2.22　謬誤與陷阱　118
2.23　本章小結　120
2.24　歷史視角和擴展閱讀　122
2.25?自學　122
2.26　練習　124
第3章　計算機的算術運算　130
3.1　引言　130
3.2　加法和減法　130
3.3　乘法　133
3.3.1　串行版的乘法算法及其硬件
實現(xiàn)　133
3.3.2　帶符號乘法　136
3.3.3　快速乘法　136
3.3.4　RISC-V中的乘法　136
3.3.5　總結　137
3.4　除法　137
3.4.1　除法算法及其硬件實現(xiàn)　137
3.4.2　有符號除法　140
3.4.3　快速除法　140
3.4.4　RISC-V中的除法　141
3.4.5　總結　141
3.5　浮點運算　142
3.5.1　浮點表示　143
3.5.2　例外和中斷　144
3.5.3　IEEE 754浮點數(shù)標準　144
3.5.4　浮點加法　147
3.5.5　浮點乘法　150
3.5.6　RISC-V中的浮點指令　153
3.5.7　精確算術　157
3.5.8　總結　159
3.6　并行性與計算機算術：子字并行　160
3.7　實例：x86中的SIMD擴展和高級
向量擴展　160
3.8　性能提升：子字并行和矩陣乘法　162
3.9　謬誤與陷阱　163
3.10　本章小結　1