多核时代：计算机系统结构量化研究（第四版）

"计算机系统结构--量化研究方法(第四版) 原书名： Computer Architecture, Fourth Edition: A Quantitative Approach" 《计算机系统结构--量化研究方法》第四版是计算机科学领域的一本经典教材，由John L. Hennessy 和 David A. Patterson两位著名学者撰写。这本书深入探讨了计算机系统设计的基础，对计算机体系结构的学生和专业人士提供了宝贵的知识资源。书中以“量化研究方法”为核心，通过精确的数据和计算来分析各种设计决策的影响，从而帮助读者理解并优化计算机系统的性能。 该书覆盖了广泛的计算机系统结构主题，包括但不限于： 1. **设计基础**：书中介绍了计算机系统的基本构成，如CPU、内存、输入/输出系统，以及它们之间的交互。它讨论了如何从微电子学的角度理解硬件，以及如何通过软件来控制硬件。 2. **指令集系统结构（ISA）**：ISA是计算机硬件和软件之间的接口，书中详细讨论了不同类型的指令集架构，如RISC（精简指令集计算）和CISC（复杂指令集计算），以及它们的优缺点。 3. **流水线与指令级并行技术**：这部分内容讲述了如何通过流水线技术提高处理器的吞吐量，以及如何利用指令级并行来进一步提升性能，如超线程技术和超标量设计。 4. **层次化存储系统与存储设备**：书中详细解释了存储器层次结构的概念，包括高速缓存、主存和外部存储器，以及如何通过缓存策略来减少访问时间。此外，还讨论了现代存储设备，如固态硬盘（SSD）和闪存技术。 5. **互连网络**：在多处理器系统中，处理器间的通信至关重要。书中详细介绍了不同的互连网络拓扑，如总线、环形网络、星形网络和交换矩阵，以及它们对性能和可靠性的影响。 6. **多处理器系统**：随着多核处理器的普及，书中详细探讨了多处理器系统的设计，包括对称多处理（SMP）、分布式共享内存（DSM）和集群系统。除了性能提升，还强调了多核处理器在功耗、可靠性、可用性和可信性方面的设计挑战。 7. **性能评估与优化**：通过量化研究方法，作者教授读者如何度量和预测计算机系统的性能，使用诸如IPC（指令周期数）、MFLOPS（每秒百万浮点运算次数）等指标，并展示了如何根据这些指标优化系统设计。 这本书适合计算机科学和工程专业的高年级本科生和研究生作为教材使用，同时也适合作为研究人员和技术人员的参考书。读者将从中学到如何运用量化方法分析和解决实际的计算机系统设计问题，从而更好地理解和设计高性能的计算机系统。