计算机组织与架构:性能设计
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"Computer Organization and Architecture: Designing for Performance" 是一本由William Stallings编写的第八版计算机组织与架构书籍,由Prentice Hall出版。本书深入探讨了计算机系统的内部结构和设计原理,专注于提高系统性能。
在计算机组织部分,书中可能会涵盖以下关键知识点:
1. **处理器架构**:包括CPU的基本组成部分,如控制单元、算术逻辑单元(ALU)、寄存器以及它们的功能。还会讨论不同类型的处理器架构,如CISC(复杂指令集计算)和RISC(精简指令集计算)的区别。
2. **存储层次**:从高速缓存(Cache)到主内存再到外存的层次结构,以及它们如何影响数据访问速度和系统性能。还会涉及缓存的工作原理,如替换策略和一致性协议。
3. **指令系统**:讲解指令集如何影响计算机性能,包括指令格式、寻址模式以及指令执行的流水线技术。
4. **总线和I/O系统**:讨论系统总线的作用,如何传输数据和控制信号,以及输入/输出设备的接口和通信方式。
5. **并行计算**:介绍多核处理器和多处理器系统的概念,包括并行处理的挑战和解决方案,如负载均衡和通信协议。
在计算机架构部分,可能包含:
1. **计算机体系结构的设计原则**:如何通过设计选择来平衡性能、功耗和成本,例如,微架构优化、超标量设计和动态调度。
2. **虚拟化技术**:虚拟机的概念及其在资源共享和系统管理中的应用,包括硬件辅助虚拟化和软件模拟虚拟化。
3. **嵌入式系统**:探讨嵌入式计算机的独特需求和设计考虑,如低功耗、实时性和专用硬件。
4. **高性能计算**:介绍超级计算机和集群计算,以及相关的编程模型,如MPI(消息传递接口)。
5. **云计算和数据中心架构**:讨论云基础设施的构建,包括服务器、存储和网络设计,以及数据中心的能效优化。
此外,书中还可能涉及计算机性能评估方法,如基准测试和性能度量,以及如何通过硬件和软件优化来提升系统整体性能。由于是第八版,作者William Stallings很可能更新了最新的技术和趋势,如GPU计算、硬件安全特性以及物联网(IoT)对计算机架构的影响。
《Computer Organization and Architecture: Designing for Performance》是一本全面而深入的教材,适合计算机科学和工程专业的学生,以及从事系统设计和优化的专业人士学习和参考。
2018-02-23 上传
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