計算機組成與設計：硬件/軟件接口（原書第6版 MIPS版）

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　計算應用的分類及其特性 2
1.1.2　歡迎來到后PC時代 3
1.1.3　你能從本書學到什么 4
1.2　計算機體系結構的7個偉大思想 6
1.2.1　使用抽象簡化設計 6
1.2.2　加速大概率事件 6
1.2.3　通過并行提高性能 6
1.2.4　通過流水線提高性能 6
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　機箱之內(nèi)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　處理器和存儲器制造技術 17
1.6　性能 20
1.6.1　性能的定義 21
1.6.2　性能的度量 23
1.6.3　CPU性能及其因素 24
1.6.4　指令的性能 25
1.6.5　經(jīng)典的CPU性能公式 26
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：Intel Core i7基準 32
1.9.1　SPEC CPU基準測試程序 32
1.9.2　SPEC功耗基準測試程序 34
1.10　加速：使用Python語言編寫矩陣乘法程序 35
1.11　謬誤與陷阱 36
1.12　本章小結 38
1.13　歷史觀點和拓展閱讀 39
1.14　自學 39
1.15　練習題 42
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)和無符號數(shù) 54
2.5　計算機中指令的表示 59
2.6　邏輯操作 65
2.7　決策指令 67
2.7.1　循環(huán) 68
2.7.2　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 76
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　MIPS中32位立即數(shù)和地址的尋址 82
2.10.1　32位立即數(shù) 83
2.10.2　分支和跳轉中的尋址 83
2.10.3　MIPS尋址模式總結 85
2.10.4　機器語言解碼 87
2.11　并行與指令：同步 89
2.12　翻譯并執(zhí)行程序 91
2.12.1　編譯器 91
2.12.2　匯編器 91
2.12.3　鏈接器 93
2.12.4　加載器 95
2.12.5　動態(tài)鏈接庫 95
2.12.6　啟動一個Java程序 97
2.13　綜合實例：C排序程序 98
2.13.1　swap過程 98
2.13.2　sort過程 100
2.14　數(shù)組與指針 104
2.14.1　用數(shù)組實現(xiàn)clear 104
2.14.2　用指針實現(xiàn)clear 106
2.14.3　比較兩個版本的clear 106
2.15　高級內(nèi)容：編譯C語言和解釋Java語言 107
2.16　實例：ARMv7（32位）指令集 107
2.16.1　尋址模式 108
2.16.2　比較和條件分支 108
2.16.3　ARM的特色 109
2.17　實例：ARMv8（64位）指令集 111
2.18　實例：RISC-V指令集 112
2.19　實例：x86指令集 112
2.19.1　Intel x86的演進 112
2.19.2　x86寄存器和數(shù)據(jù)尋址模式 114
2.19.3　x86整數(shù)操作 115
2.19.4　x86指令編碼 117
2.19.5　x86總結 119
2.20　加速：使用C語言編寫矩陣乘法程序 119
2.21　謬誤與陷阱 120
2.22　本章小結 122
2.23　歷史觀點和拓展閱讀 124
2.24　自學 124
2.25　練習題 126
第3章　計算機的算術運算 132
3.1　引言 132
3.2　加法和減法 132
3.3　乘法 136
3.3.1　順序的乘法算法和硬件 137
3.3.2　有符號乘法 139
3.3.3　更快速的乘法 139
3.3.4　MIPS中的乘法 140
3.3.5　小結 140
3.4　除法 140
3.4.1　除法算法和硬件 141
3.4.2　有符號除法 143
3.4.3　更快速的除法 144
3.4.4　MIPS中的除法 144
3.4.5　小結 145
3.5　浮點運算 146
3.5.1　浮點表示 147
3.5.2　浮點加法 151
3.5.3　浮點乘法 154
3.5.4　MIPS中的浮點指令 156
3.5.5　算術精確性 161
3.5.6　小結 163
3.6　并行性和計算機算術：子字并行 164
3.7　實例：x86中的流處理SIMD擴展和高級向量擴展 166
3.8　加速：子字并行和矩陣乘法 167
3.9　謬誤與陷阱 168
3.10　本章小結 171
3.11　歷史觀點和拓展閱讀 174
3.12　自學 174
3.13　練習題 176
第4章　處理器 181
4.1　引言 181
4.1.1　一個基本的MIPS實現(xiàn) 182
4.1.2　實現(xiàn)方式概述 182
4.2　邏輯設計的一般方法 184
4.3　建立數(shù)據(jù)通路 187
4.4　一個簡單的實現(xiàn)機制 193
4.4.1　ALU控制 193
4.4.2　主控制單元的設計 195
4.4.3　為什么不使用單周期實現(xiàn)方式 201
4.5　多周期實現(xiàn) 202
4.6　流水線概述 203
4.6.1　面向流水線的指令集設計 206
4.6.2　流水線冒險 207
4.6.3　小結 212
4.7　流水線數(shù)據(jù)通路與控制 213
4.7.1　圖形化表示的流水線 221
4.7.2　流水線控制 224
4.8　數(shù)據(jù)冒險：旁路與阻塞 227
4.9　控制冒險 237
4.9.1　假定分支不發(fā)生 238
4.9.2　縮短分支的延遲 238
4.9.3　動態(tài)分支預測 241
4.9.4　小結 244
4.10　異常 245
4.10.1　MIPS體系結構中的異常處理 245
4.10.2　流水線實現(xiàn)中的異常 246
4.11　指令級并行 249
4.11.1　推測