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內容簡介
本書涵蓋計算機結構中所有核心主題，每一主題基礎理論與實際設計並重，且將計算機結構與其他計算機系統設計領域之聯繫，闡述得淋漓盡致！精選的章尾習題更有助於讀者深入瞭解所涵蓋的內容。本書內容包含七大部份：背景與緣起、指令集架構、算數／邏輯單元、資料路徑與控制、記憶體系統設計、輸入/輸出與介面及進階架構，涵蓋了計算機結構中所有的核心主題，提供讀者對此領域一個平衡且完備的觀點。本書適用於私立大學、科大電子、資工系「計算機組織」、「計算機結構」之課程。
■ 本書優點特色
1.涵蓋計算機結構中所有核心主題，每一主題基礎理論與實際設計並重。
2.將計算機結構與其他計算機系統設計領域之聯繫，闡述得淋漓盡致。
3.每章的內容均設計為具有承先啟後功能的單元，便於教學。
4.精選的章尾習題有助於深入瞭解所涵蓋的內容。
5.全書中所用的符號表示與專業術語均保持一致。
目錄
PART 1 背景與緣起
1. 組合數位電路 3
1.1 訊號、邏輯操作、邏輯閘 3
1.2 布林函數及運算式 6
1.3 設計邏輯閘電路系統 8
1.4 有用的組合部件 11
1.5 可程式化的組合部件 13
1.6 時間與電路考量 15
習 題 17
參考書目與進階讀物 20
2. 擁有記憶能力的數位電路 21
2.1 閂鎖、正反器、暫存器 21
2.2 有限狀態機 23
2.3 設計序向電路 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 事件的時脈與時間 31
習 題 33
參考書目與進階讀物 36
3. 計算機系統技術 37
3.1 從組件到應用 38
3.2 計算機系統與其部件 40
3.3 世代的進展 43
3.4 處理器與記憶體技術 47
3.5 周邊、I/O、通訊 49
3.6 軟體系統與應用程式 52
習 題 53
參考書目與進階讀物 55
4. 計算機效能 57
4.1 成本、效能、與成本／效能 57
4.2 定義計算機效能 60
4.3 效能增益與Amdahl定律 63
4.4 效能度量vs效能模型 65
4.5 計算機效能報告 70
4.6 更高效能的探索 72
習 題 74
參考書目與進階讀物 77
PART 2 指令集架構
5. 指令與定址 81
5.1 硬體的抽象觀點 81
5.2 指令格式 84
5.3 簡單的算數與邏輯指令 87
5.4 載入與儲存指令 88
5.5 跳躍與分支指令 90
5.6 定址模式 94
習 題 97
參考書目與進階讀物 99
6. 程序與資料 101
6.1 簡單的程序呼叫 101
6.2 使用堆疊來儲存資料 104
6.3 參數與運算結果 106
6.4 資料型別 108
6.5 陣列與指標 111
6.6 其他的指令 115
習 題 119
參考書目與進階讀物 121
7. 組合語言程式 123
7.1 機器與組合語言 123
7.2 組譯器命令 125
7.3 假指令 128
7.4 巨集指令 130
7.5 連結與載入 132
7.6 執行組譯器程式 133
習 題 136
參考書目與進階讀物 138
8. 指令集的各種樣貌 139
8.1 複雜指令 140
8.2 其他的定址模式 141
8.3 指令格式的各種型態 145
8.4 指令集設計與演進 146
8.5 RISC/CISC的分野 148
8.6 界線要畫在哪 150
習 題 153
參考書目與進階讀物 155
PART 3 算數／邏輯單元
9. 數字表示法 159
9.1 進位系統 159
9.2 數字集合與編碼 162
9.3 數字進位轉換 165
9.4 有號整數 166
9.5 定點數 169
9.6 浮點數 171
習 題 173
參考書目與進階讀物 176
10. 加法器與簡單的ALU 177
10.1 簡單的加法器 177
10.2 進位傳遞網路 179
10.3 計數與遞增 182
10.4 設計快速的加法器 183
10.5 邏輯與位移操作 186
10.6 多功能的ALU 189
習 題 191
參考書目與進階讀物 194
11. 乘法器與除法器 195
11.1 位移-加法乘法 196
11.2 硬體乘法器 199
11.3 用程式撰寫乘法 201
11.4 位移-減法除法 204
11.5 硬體除法器 207
11.6 用程式撰寫除法 210
習 題 212
參考書目與進階讀物 215
12. 浮點數算數 217
12.1 捨入模式 217
12.2 特殊值與例外 221
12.3 浮點數加法 224
12.4 其他的浮點數操作 226
12.5 浮點數指令 227
12.6 運算結果的精確度與誤差 231
習 題 234
參考書目與進階讀物 237
PART 4 資料路徑與控制
13. 指令執行步驟 241
13.1 一個小型的指令集合 242
13.2 指令執行單元 244
13.3 單週期的資料路徑 245
13.4 分支與跳躍 247
13.5 產生控制訊號 247
13.6 單週期設計的效能 250
習 題 252
參考書目與進階讀物 254
14. 控制單元構成 255
14.1 多週期的實作 256
14.2 時脈週期與控制訊號 258
14.3 控制狀態機 260
14.4 多週期設計的效能 262
14.5 微程式設計 264
14.6 例外處理 267
習 題 269
參考書目與進階讀物 271
15. 管線化的資料路徑 273
15.1 管線化的概念 274
15.2 管線推遲或氣泡 276
15.3 管線時脈與效能 279
15.4 管線化資料路徑設計 282
15.5 管線化控制 284
15.6 最佳化管線 285
習 題 288
參考書目與進階讀物 290
16. 管線效能的限制 291
16.1 資料相依與危障 291
16.2 資料轉送 294
16.3 管線分支危障 296
16.4 分支預測 297
16.5 進階管線化 299
16.6 管線中的例外 302
習 題 303
參考書目與進階讀物 306
PART 5 記憶體系統設計
17 主記憶體的概念 309
17.1 記憶體結構與SRAM 309
17.2 DRAM與更新週期 312
17.3 記憶體屏障 315
17.4 管線化與交錯式記憶體 317
17.5 非揮發性記憶體 319
17.6 記憶體階層的需求 320
習 題 323
參考書目與進階讀物 325
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