微机系统与接口技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:华中科技大学出版社

作者:吴产乐

出品人:

页数:349

译者:

出版时间:2004-8-1

价格:28.80元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787560931746

丛书系列:

图书标签:

• 计算机
• 计算机科学
• 微机原理
• 接口技术
• 计算机系统
• 硬件设计
• 嵌入式系统
• 汇编语言
• 8086
• 微处理器
• 数字电路
• 计算机组成原理

数字时代的基石：现代计算机体系结构与前沿技术深度解析 一、 绪论：理解计算的底层逻辑 本书旨在为读者构建一个全面、深入且与时俱进的现代计算机系统知识体系。我们不再停留在对基础硬件组件的简单罗列，而是着重剖析支撑当今所有数字技术的核心原理、设计哲学及其演进路径。本书的核心出发点是：要高效地利用和创新计算能力，必须透彻理解“计算”是如何在硅片上组织、执行和加速的。 我们首先会探讨冯·诺依曼架构的当代局限与超越。在摩尔定律放缓的背景下，如何通过指令集架构（ISA）的创新（如RISC-V的兴起与x86的持续演进）来榨取更高的能效比，是本书开篇的重要议题。我们将详细分析指令级并行（ILP）的实现技术，包括超标量、乱序执行、分支预测的复杂算法及其在现代CPU流水线中的具体映射。 二、 存储层级：速度与容量的永恒博弈 现代计算的性能瓶颈往往不在于CPU的运算速度，而在于数据访问的速度。本书将以极为细致的视角审视整个存储层级结构，力求超越传统教材对缓存的浅尝辄止。 1. 高速缓存（Cache）设计精要： 深入探讨多级缓存（L1, L2, L3）的组织结构、替换策略（如LRU的变种、Pseudo-LRU），以及缓存一致性协议（Cache Coherence Protocols），重点剖析MESI、MOESI协议的工作机制及其在多核系统中的数据同步挑战。我们将通过实际案例分析，展示缓存未命中对应用程序性能的实际影响。 2. 主存系统（DRAM）： 剖析DRAM的内部物理结构、刷新机制、内存控制器（IMC）的设计，以及内存墙问题的缓解策略。特别关注新兴的内存技术，如高带宽内存（HBM）和持久性内存（Persistent Memory, PMEM）的引入，它们如何模糊了RAM与存储的界限。 3. 存储与I/O系统： 全面介绍固态存储（SSD）的NAND闪存原理（SLC, MLC, TLC, QLC的特性与寿命权衡）、磨损均衡算法以及主控芯片的设计。在I/O方面，我们将深入讲解PCI Express（PCIe）的总线协议、事务层级，以及现代高速互连技术（如CXL, NVLink）在数据中心环境中的作用。 三、 并行计算范式与异构加速 单核性能提升的瓶颈催生了多核和异构计算的浪潮。本书将系统性地介绍如何设计和优化能充分利用这些资源的软件和硬件协同架构。 1. 多核并行化： 深入研究线程模型、同步原语（锁、信号量、原子操作）的底层实现，以及无锁数据结构的设计哲学。我们将从Amdahl定律和Gustafson定律出发，探讨并行效率的理论极限，并分析现代操作系统如何调度和管理并发任务。 2. 异构计算核心： 详细介绍图形处理器（GPU）作为通用计算加速器（GPGPU）的体系结构。这包括其SIMT（单指令、多线程）执行模型、内存层次（共享内存、全局内存、寄存器文件）与CPU的交互机制。同时，我们将探讨FPGA和ASIC在特定领域（如深度学习推理、网络功能虚拟化）中提供的定制化加速能力。 3. 特定领域架构（DSA）： 探讨AI芯片（如TPU、NPU）的设计趋势，重点分析如何通过优化张量核心（Tensor Cores）和低精度计算（如INT8, FP16）来实现模型训练和推理的效率飞跃。 四、 系统软件与硬件的接口：操作系统与虚拟化 硬件的强大性能需要高效的系统软件来调度和隔离。本章将聚焦于操作系统内核如何与底层硬件交互，以及如何实现资源的高效抽象和共享。 1. 内核功能与机制： 深入剖析进程/线程管理、内存管理单元（MMU）的虚拟内存机制、地址翻译过程（页表结构），以及上下文切换的开销分析。我们将详细研究中断处理、异常捕获和系统调用的硬件支持。 2. 虚拟化技术： 全面解析全虚拟化、半虚拟化和操作系统层虚拟化的区别。重点阐述硬件辅助虚拟化（Intel VT-x, AMD-V）如何通过根模式（Root Mode）和非根模式（Non-Root Mode）实现对敏感指令的拦截与处理，以及I/O虚拟化（如SR-IOV）的高效实现。 3. 安全与可信计算： 探讨现代处理器中集成的安全特性，如可信执行环境（TEE，如Intel SGX、ARM TrustZone）的工作原理，它们如何通过硬件隔离来保护敏感数据和代码，以及固件安全（如UEFI/BIOS）在启动链中的作用。 五、 嵌入式系统与物联网（IoT）的低功耗挑战 本书的最后部分将转向对资源受限环境的计算需求，这是微处理器技术持续发展的另一个重要前沿。 1. 低功耗设计原理： 探讨如何从体系结构层面实现功耗优化，包括时钟门控、电源门控技术。分析不同工作模式（休眠、深度睡眠）的唤醒延迟与功耗特性。 2. 实时性保证： 嵌入式系统对时间确定性的高要求。我们将分析硬实时与软实时的区别，以及中断延迟和任务调度的抖动（Jitter）分析方法。 3. 专用处理器与传感器融合： 介绍针对特定任务优化的微控制器（MCU）架构，如Cortex-M系列，以及它们在传感器数据采集、边缘计算和低功耗无线通信（如BLE、LoRa）中的应用场景。 本书旨在提供一个以体系结构为核心，贯穿存储、并行、系统软件和能效优化的完整知识图谱，使读者不仅知其然，更知其所以然，从而能驾驭下一代计算系统的设计与开发。

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非常不好的一本书，看过前七章的内容。整本书后面的将各种芯片、接口的相对来说清晰一点，但第二章真的非常非常混乱。主要有以下几个问题吧。 1、没有术语对照表。 2、大量的不顾读者已有知识不足的情况下的阐述和引用，未明确一个问题的时候之前已经大量使用了这个概念。 总之这本书当作工具书还勉强可以，担当做教材实在非常不合适。就想有拿着汉语字典学语文的嘛。。。

评分☆☆☆☆☆

非常不友好的一本书，作者罔顾读者对硬件的理解水平，将一大堆的概念不加解释的给出，尤其是第二章对各种寄存器直接罗列，希望这类教材在中国早早消失，可惜任重而道远。

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