计算机组成与体系结构（原书第4版）_[美]琳达·纳尔(Linda Null),朱莉娅·洛博( Julia Lobur)_9787111616368

全书揭示现代计算机的内部工作方式，采用大量真实的例子，引导读者逐步由浅入深地学习计算机体系结构的概念和理论。

致学生
这是一本关于计算机组成与体系结构的书。它重点研究处理数字信息所需要的各种组件的功能和设计。我们把计算系统分成一系列的层次，从低层的硬件到更高层的软件，包括汇编程序和操作系统。这些层构成了虚拟机的层次结构。关于计算机组成的研究主要集中在这种层次结构上，包括如何划分所涉及的层次和如何实现每个层次。关于计算机体系结构的研究主要集中在硬件和软件之间的接口上，强调系统的结构和行为。本书中包含的主要信息涉及计算机硬件、计算机组成和体系结构以及它们与软件性能的关系。
学生总是问，“如果我是一名计算机科学专业的学生，我必须学习计算机硬件吗？那不是计算机工程师要学的吗？为什么我要关心计算机内部是什么样子呢？”作为计算机的使用者，我们可能不必关心计算机内部是什么样子的，就像开车时我们不需要知道汽车发动机下面是什么样子一样。在不理解高级语言程序如何执行的情况下，我们当然能写高级语言程序；在不理解各种应用程序包实际如何工作的情况下，我们也可以使用各种应用程序包。但是，当需要使写出来的程序变得更快和更有效，或者正在使用的应用程序没有达到要求时，我们该怎么办？作为计算机科学家，为了解决这些问题我们需要对计算机系统本身有基本的理解。
在计算机系统中，计算机硬件与程序和软件组件的许多方面之间有一种基本的关系。为了写出好软件，理解整个计算机系统是非常重要的。理解硬件能够帮助你解释有时潜入程序中的神秘错误，如分段错误和总线错误。高级程序员必须具备的计算机组成和计算机体系结构的知识水平，取决于所要完成的任务。
例如，在写编译器程序时，你必须理解运行所编译的程序的特定硬件。一些在硬件中使用的思想（如流水线）可能适合于编译技术，从而使编译器更快和更高效。对大型复杂的实时系统建模时，你必须理解浮点运算是如何实现和如何工作的（它们不一定是同一回事）。在为视频设备、磁盘或其他I/O设备写驱动程序时，一般来说，你需要很好地理解I/O接口和计算机体系结构。如果你想做嵌入式系统方面的工作，由于嵌入式系统通常是非常受资源约束的，你必须理解所有的时间、空间和价格的权衡。在进行硬件、网络或特殊算法方面的研究和提出硬件、网络或特殊算法方面的建议时，你必须理解基准测试并且学习如何表示性能结果。在买硬件之前，你需要理解基准测试和其他可以巧妙处理性能结果以“证明”一个系统比另一个系统更好的所有方法。不管我们擅长的专业领域是什么，作为计算机科学家，理解硬件如何与软件交互是非常重要的。
你可能会奇怪，为什么英文书名中写着essentials的书会这么厚。原因有两个方面。首先，计算机组成的主题是宽泛和日益发展的。其次，在这个迅速发展的信息海洋中哪些主题是真正的基础，哪些主题只是有助于了解这个领域，几乎没有共识。这本书的一个目的是符合由ACM和IEEE联合发布的关于计算机体系结构课程指南的要求。这个指南包含了专家认可的关于计算机组成和体系结构主题的基础核心知识。
我们已经扩大了ACM/IEEE建议的主题，增加了我们认为对继续研究计算机科学和提高专业水平有用的（未必是基础的）主题。我们认为这些主题将有助于你继续在操作系统、编译程序、数据库管理和数据通信等计算机科学领域的学习。本书中包含的其他主题将有助于理解实际系统在现实生活中是如何工作的。
我们希望你阅读本书是一次愉快的经历，并且花时间深入钻研我们提供的一些材料。我们的目的是在你正式完成课程后，这本书仍将是有用的参考书。虽然我们给了你大量的信息，但这仅是你学习和职业生涯的基础。成功的计算机专业人员会不断深入了解计算机工作原理。
致教师
本书是在宾夕法尼亚州立大学哈里斯堡校区教两个班的计算机组成和体系结构课程的基础上形成的。随着计算机科学课程的发展，我们发现不仅需要修改课程中所教的材料，而且需要把课程从连续开设两个学期压缩为一个学期（三学分）。许多其他学校也已经认识到需要压缩教材，以便为新出现的主题腾出空间。这门新课程以及这本教材主要是针对计算机科学专业的，旨在讨论计算机科学专业学生必须熟悉的计算机组成和体系结构中的主题。本书整合了这些领域的基本原理，为计算机科学专业的学生提供了必要的广度，同时为在计算机科学领域继续学习的学生提供了必要的深度。
在写本书时，我们的主要目标是改变讲授计算机组成和体系结构课程的典型方式。计算机科学专业的学生在学完计算机组成和体系结构课程之后，不仅要了解构建数字计算机的重要基本概念，而且还要理解这些概念如何应用于现实世界。这些概念应该超越特定厂家的术语和设计。事实上，学生应该能够理解给定的特定概念并且能将其翻译成一般概念，反之亦然。此外，学生必须为进一步的专业学习打下坚实的基础。
本书介绍的主题是每个计算机科学专业的学生都应该接触、熟悉或精通的。我们并没有期望学生能完全掌握所有主题。然而，我们坚信有些主题必须要掌握，有些主题必须有一定程度的了解，有些主题接触一下就足够了。
我们不认为孤立地研究一般性的原理就可以把这些主题学到足够深入。因此，我

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