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出版者:ICON Group International, Inc.

作者:Icon Group International

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2009-07-08

价格:USD 28.95

装帧:Paperback

isbn号码:9780546987348

丛书系列:

图书标签:

• PowerPC
• 处理器
• 计算机体系结构
• 嵌入式系统
• 汇编语言
• RISC
• 芯片设计
• 硬件
• 编程
• 技术

《PowerPC》是一本深入探讨计算机架构设计原理的学术著作，旨在为读者提供一个全面且精细的视角，理解现代高性能处理器是如何构思、设计和实现的。本书的核心内容并非聚焦于任何特定操作系统的内核调度、应用程序性能优化，或者某一类特定的计算任务，如图形渲染、科学模拟等。相反，它将重点置于支撑这些复杂系统运行的基石——指令集架构（ISA）的根本设计哲学、执行流程以及由此衍生出的硬件实现细节。 本书将从指令集架构（ISA）的定义与演进入手，详细解析其作为处理器与软件之间桥梁的关键作用。我们将深入剖析不同指令集的设计理念，例如精简指令集（RISC）与复杂指令集（CISC）在设计目标、指令格式、寻址方式以及对编译器依赖程度上的根本差异。在此基础上，本书将重点阐述RISC设计思想的优势，以及它如何在现代处理器设计中占据主导地位。 随后，本书将聚焦于RISC指令集的一个典型代表，对其关键特性进行细致入微的分析。这包括指令的流水线设计，如何通过将指令执行分解为多个阶段（如取指、译码、执行、访存、写回）并重叠执行来提高吞吐量。我们将深入探讨流水线中的挑战，如数据冒险（RAW, WAR, WAW）、控制冒险（分支预测、延迟槽）以及如何通过各种技术（如流水线胀气、乱序执行、推测执行、回冲）来缓解这些问题，从而最大化处理器性能。 本书还将详细介绍处理器核心的微架构设计。这将涵盖核心的执行单元，例如算术逻辑单元（ALU）、浮点单元（FPU）、加载/存储单元（LSU）的功能和组织方式。我们还将探讨缓存层次结构（L1、L2、L3缓存）的设计原则，包括缓存容量、块大小、关联度、替换策略（如LRU）以及写策略（写回、写通），并分析它们如何影响指令和数据的访问延迟。 此外，本书还将触及处理器与主存储器系统之间的交互。这包括内存管理单元（MMU）在虚拟内存管理中的作用，如何将虚拟地址转换为物理地址，以及TLB（Translation Lookaside Buffer）在加速地址翻译过程中的重要性。同时，我们也将讨论I/O系统的设计，以及处理器如何通过各种接口与外部设备进行通信。 在更深层次上，本书还将探讨一些高级的处理器设计概念，例如多核处理器的互联技术（如总线、交叉开关），以及缓存一致性协议（如MESI、MOSI）如何确保多个处理器核心访问共享内存时数据的一致性。我们还将触及并行计算的实现，包括SIMD（Single Instruction, Multiple Data）指令集扩展如何实现数据级并行，以及多线程处理技术如何提高指令级并行度。 本书并非面向特定编程语言的使用者，而是旨在为计算机体系结构的研究者、设计者、以及任何对高性能处理器内部工作原理感兴趣的读者提供坚实的基础。它将帮助读者理解，在软件指令的背后，是一个精巧绝伦、逻辑严密的硬件世界，每一个细节都经过精心设计和优化，以实现最高效的计算。本书内容严谨，理论与实践相结合，通过对指令集架构和微架构的深入剖析，揭示了现代处理器性能的奥秘。

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这本厚重的精装本，初拿到手时，那沉甸甸的分量就让人对接下来的阅读充满了期待。封面设计简洁却透露出一种工业时代的冷峻美感，那种深灰色的主色调配上烫金的字体，仿佛在诉说着一段不为人知的历史。我原本以为这会是一本纯粹的技术手册，充满了晦涩难懂的指令集和寄存器介绍，毕竟“PowerPC”这个名字本身就带着一种强烈的技术印记。然而，翻开第一章，我发现自己大错特错了。作者似乎并不满足于仅仅罗列代码和架构图，他用一种近乎史诗般的叙事手法，将我们带回了那个计算架构风云变幻的年代。书中对于早期的RISC理念的剖析，那种对指令集精简哲学的推崇，写得极为透彻。我尤其欣赏他对不同设计哲学之间冲突的描绘，那种犹如武侠小说中不同流派高手过招般的精彩。他没有陷入过度的技术细节泥潭，反而更侧重于解释“为什么”要这么设计，这种对底层思想的挖掘，远比单纯的技术规格说明来得引人入胜。读到中期，我感觉自己像是一个旁观者，亲眼目睹了整个PowerPC生态从萌芽到壮大，每一个关键决策背后的权衡与博弈，都被作者描绘得栩栩如生，让人忍不住想一口气读完，去探寻这个架构最终的命运走向。

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我必须承认，这本书的阅读门槛是相当高的，它绝不是一本可以放在咖啡桌上随便翻阅的消遣读物。如果你没有任何计算机体系结构的基础，贸然进入可能会感到吃力，因为作者的叙事节奏非常快，很少停下来做基础概念的重复解释。然而，对于那些愿意投入时间和精力去啃硬骨头的人来说，这本书的回报是巨大的。我最欣赏的是它对于性能瓶颈的解构能力。书中详尽地分析了特定指令集扩展对特定应用场景（比如多媒体处理）带来的加速效果，并且用图表和案例清晰地展示了这种加速背后的硬件原理。读到后面，我开始思考，当前主流架构的一些“理所当然”的设计选择，是否也潜藏着未来会被颠覆的盲点？这本书，以其对过去技术路线的彻底剖析，反过来提供了一种审视未来的视角。它不提供答案，但它教会了你如何提出更深刻、更有穿透力的问题。这才是真正优秀的技术书籍应该具备的特质。

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拿到这本书时，我的第一感觉是，这玩意儿的内容密度简直高得吓人。如果说市面上大多数技术书籍都是“讲故事”给读者听，那么这本书更像是直接把一整个时代的工程文档压缩进了三百页里。对于一个在IT行业摸爬滚打了十多年的人来说，我原以为自己对这些老架构已经有了相对成熟的认知，但这本书无疑是给我上了一堂极为深刻的再教育课。它没有太多花哨的修辞或煽情的段落，全篇充斥着严谨的逻辑链条和无可辩驳的论据支撑。书中关于流水线优化和分支预测机制的分析，那种将理论模型拆解到最底层单元，再一步步重构出实际性能表现的推导过程，简直是教科书级别的范本。我发现自己经常需要停下来，拿出笔在旁边的空白处画图、计算，以确保自己完全跟上了作者的思维节奏。这本书的价值不在于让你快速学会如何编程，而在于让你深刻理解“性能”这个概念在硬件层面是如何被精妙地雕琢出来的。读完某一章节，我甚至有种错觉，仿佛自己刚刚参与了一个大型项目的攻坚战，那种智力上的挑战和最终茅塞顿开的成就感，是久违的体验。

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说实话，我买这本书的初衷其实是想找一些怀旧的情绪，毕竟PowerPC这个名字对我来说，代表着学生时代那些装满梦想的Macintosh和早期的游戏机。我希望它能带我重温一下那个“特定时代的美好”。然而，这本书给我的惊喜在于，它远超出了“怀旧”这个范畴，变成了一部严肃的、跨越时间的行业观察报告。作者非常巧妙地处理了技术与商业环境之间的复杂关系。比如，书中对于IBM、摩托罗拉、飞思卡尔等几大阵营之间错综复杂的合作与竞争态势的描述，其细腻程度令人称奇。这不是简单的历史记录，而是对技术决策如何受到市场压力、知识产权壁垒乃至政治因素影响的深刻洞察。我印象最深的是对某个关键芯片迭代过程中，由于供应链管理失误导致项目延期的那段描述，那种“一着不慎，满盘皆输”的紧迫感，即使隔了这么多年，读起来依然让人心惊肉跳。这本书成功地将一个看似冰冷的技术规范，赋予了浓厚的人文色彩和商业张力。

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这本书的阅读体验非常独特，它像是一面棱镜，将PowerPC这个体系折射出了许多我们平时不太注意的侧面。我特别欣赏作者在描述各个版本特性时所采用的那种冷静的比较手法。他没有刻意抬高或贬低任何一个子系列，而是将它们并置于各自的时代背景下进行分析。比如，对嵌入式版本和服务器版本的架构差异进行对比时，作者展示了如何为了适应不同的功耗限制和实时性要求，在指令集兼容性的前提下做出那些“伤筋动骨”的取舍。阅读过程中，我发现自己的视角在不断地拉伸：时而是宏观的，审视整个芯片行业的标准之争；时而是微观的，聚焦于某个特定时钟周期内的数据流向。这种在不同尺度间自由切换的能力，这本书给了我极大的帮助。它让我意识到，任何一项伟大的技术都不是孤立存在的，它是在无数次妥协与创新中艰难诞生的产物。读完之后，我对“架构设计”这个词的理解，似乎又深入了一个层次，不再停留在表面功能性的认知上。

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