計算機組織與結構

目錄PART1背景與緣起1.組合數位電路31.1　訊號、邏輯操作、邏輯閘31.2　布林函數及運算式61.3　設計邏輯閘電路系統81.4　有用的組合部件111.5　可程式化的組合部件131.6　時間與電路考量15習　題17參考書目與進階讀物202.擁有記憶能力的數位電路212.1　閂鎖、正反器、暫存器212.2　有限狀態機232.3　設計序向電路252.4　有用的序向部件272.5　可程式化的序向部件302.6　事件的時脈與時間31習　題33參考書目與進階讀物363.計算機系統技術373.1　從組件到應用383.2　計算機系統與其部件403.3　世代的進展433.4　處理器與記憶體技術473.5　周邊、I/O、通訊493.6　軟體系統與應用程式52習　題53參考書目與進階讀物554.計算機效能574.1　成本、效能、與成本／效能574.2　定義計算機效能604.3　效能增益與Amdahl定律634.4　效能度量vs效能模型654.5　計算機效能報告704.6　更高效能的探索72習　題74參考書目與進階讀物77PART2指令集架構5.指令與定址815.1　硬體的抽象觀點815.2　指令格式845.3　簡單的算數與邏輯指令875.4?載入與儲存指令885.5　跳躍與分支指令905.6　定址模式94習　題97參考書目與進階讀物996.程序與資料1016.1　簡單的程序呼叫1016.2　使用堆疊來儲存資料1046.3　參數與運算結果1066.4　資料型別1086.5　陣列與指標1116.6　其他的指令115習　題119參考書目與進階讀物1217.組合語言程式1237.1　機器與組合語言1237.2　組譯器命令1257.3　假指令1287.4　巨集指令1307.5　連結與載入1327.6　執行組譯器程式133習　題136參考書目與進階讀物1388.指令集的各種樣貌1398.1　複雜指令1408.2　其他的定址模式1418.3　指令格式的各種型態1458.4　指令集設計與演進1468.5　RISC/CISC的分野1488.6界線要畫在哪150習　題153參考書目與進階讀物155PART3算數／邏輯單元9.數字表示法1599.1　進位系統1599.2　數字集合與編碼1629.3　數字進位轉換1659.4　有號整數1669.5　定點數1699.6　浮點數171習　題173參考書目與進階讀物17610.加法器與簡單的ALU17710.1　簡單的加法器17710.2　進位傳遞網路17910.3　計數與遞增18210.4　設計快速的加法器18310.5　邏輯與位移操作18610.6　多功能的ALU189習　題191參考書目與進階讀物19411.乘法器與除法器19511.1　位移-加法乘法19611.2　硬體乘法器19911.3　用程式撰寫乘法20111.4　位移-減法除法20411.5　硬體除法器20711.6　用程式撰寫除法210習　題212參考書目與進階讀物21512.浮點數算數21712.1　捨入模式21712.2　特殊值與例外22112.3　浮點數加法22412.4　其他的浮點數操作22612.5　浮點數指令22712.6　運算結果的精確度與誤差231習　題234參考書目與進階讀物237PART4資料路徑與控制13.指令執行步驟24113.1　一個小型的指令集合24213.2　指令執行單元24413.3　單週期的資料路徑24513.4　分支與跳躍24713.5　產生控制訊號24713.6　單週期設計的效能250習　題252參考書目與進階讀物25414.控制單元構成25514.1　多週期的實作25614.2　時脈週期與控制訊號25814.3　控制狀態機26014.4　多週期設計的效能26214.5　微程式設計26414.6　例外處理267習　題269參考書目與進階讀物27115.管線化的資料路徑27315.1　管線化的概念27415.2　管線推遲或氣泡27615.3　管線時脈與效能27915.4　管線化資料路徑設計28215.5　管線化控制28415.6　最佳化管線285習　題288參考書目與進階讀物29016.管線效能的限制29116.1　資料相依與危障29116.2　資料轉送29416.3　管線分支危障29616.4　分支預測29716.5　進階管線化29916.6　管線中的例外302習　題303參考書目與進階讀物306PART5記憶體系統設計17主記憶體的概念30917.1　記憶體結構與SRAM30917.2　DRAM與更新週期31217.3　記憶體屏障31517.4　管線化與交錯式記憶體31717.5　非揮發性記憶體31917.6　記憶體階層的需求320習　題323參考書目與進階讀物32518.快取記憶體的組織32718.1　快取的需求32718.2　是什麼讓快取運作？33018.3　直接映射的快取33218.4　集合關連式快取33418.5　快取與主記憶體33618.6　改善快取效能338習　題340參考書目與進階讀物34319.巨量記憶體的概念34519.1?磁碟記憶體的基礎概念34619.2　磁碟上的資料組織34819.3　磁碟效能35119.4　磁碟快取35219.5　磁碟陣列與RAID35319.6　其他種類的巨量記憶體357習　題359參考書目與進階讀物36220.虛擬記憶體與分頁36320.1　虛擬記憶體的需求36420.2　虛擬記憶體中的位址轉譯36520.3　轉譯備用緩衝區36820.4　分頁置換策略37120.5　主記憶體與巨量記憶體37420.6　改善虛擬記憶體效能375習　題378參考書目與進階讀物380PART6輸入/輸出與介面21.輸入/輸出裝置38321.1　輸入/輸出裝置及其控制器38321.2　鍵盤與滑鼠38521.3　視覺顯示單元38721.4　硬複製輸入/輸出裝置39021.5　其他輸入/輸出裝置39421.6　輸入/輸出裝置的網路396習　題398參考書目與進階讀物40122.輸入/輸出規劃40322.1　I/O效能與評估標準40322.2　輸入/輸出的定址40522.3　排程式的I/O：輪詢機制40822.4　需求導向式的I/O：中斷機制40922.5　I/O資料傳輸與DMA41022.6　提升I/O的效能413習　題417參考書目與進階讀物42023.匯流排、連結、介面42323.1　系統內與系統間連結42323.2　匯流排與其吸引力42723.3　匯流排通訊協定42923.4　匯流排仲裁與效能43123.5　介面連接的基礎概念43423.6　介面連接標準435習　題438參考書目與進階讀物44124.工作區切換與中斷44324.1　進行I/O的系統呼叫44324.2　中斷、例外、與陷阱44524.3　簡單的中斷處理44724.4　巢狀中斷45024.5　工作區切換的種類45124.6　執行緒與多緒執行454習　題455參考書目與進階讀物457PART7進階架構25.邁向高效能之路46125.1　過往與現今的效能趨勢46125.2　效能導向的ISA擴充46425.3　指令層級的平行化46725.4　測度與數值預測47025.5　特殊用途硬體加速器47325.6　向量、陣列與平行處理475習　題478參考書目與進階讀物48126.向量與陣列處理48326.1　向量上的操作48426.2　向量處理器實作48626.3　向量處理器的效能49026.4　共用控制系統49226.5　陣列處理器實作49326.6　陣列處理器效能495習　題496參考書目與進階讀物49927.共用記憶體多重處理50127.1　集中式共用記憶體50127.2　多重快取與快取統一性50527.3　實作對稱式多處理器50727.4　分散式共用記憶體51027.5　指引資料存取的目錄51227.6　實作非對稱式多處理器514習　題516參考書目與進階讀物51928.分散式多重運算52128.1　透過訊息傳遞的通訊52128.2　互連網路52528.3　訊息構成與繞送52728.4　建造並使用多重計算機53028.5　以網路為基礎的分散式運算53228.6　網格運算與前景534習　題536參考書目與進階讀物539

目錄PART1背景與緣起1.組合數位電路31.1　訊號、邏輯操作、邏輯閘31.2　布林函數及運算式61.3　設計邏輯閘電路系統81.4　有用的組合部件111.5　可程式化的組合部件131.6　時間與電路考量15習　題17參考書目與進階讀物202.擁有記憶能力的數位電路212.1　閂鎖、正反器、暫存器212.2　有限狀態機232.3　設計序向電路252.4　有用的序向部件272.5　可程式化的序向部件302.6　事件的時脈與時間31習　題33參考書目與進階讀物363.計算機系統技術373.1　從組件到應用383.2　計算機系統與其部件403.3　世代的進展433.4　處理器與記憶體技術473.5　周...