计算机体系结构嵌入式方法

内容简介

《计算机科学丛书：计算机体系结构嵌入式方法》在传统计算机体系结构教科书的基础之上扩展了嵌入式系统的内容，并以新颖而完整的视角看待今天的计算机体系结构。前两章讲了计算机的发展和算术处理基础知识，随后分别介绍了CPU结构、功能单元、性能优化、外部接口、实际嵌入式处理和计算的未来。本书不仅通过大量的图表和例子来增强可读性，同时文中还穿插了许多注释框来拓宽读者的视野，其中包括一些额外的例子、有趣的信息摘要和附加的解释。书中除了包含嵌入式工程师所需的所有与典型计算机体系结构理论课程有关的主要内容外，还包括大量对目标读者有用的信息——甚至给读者提供建立和测试自定义软核处理器的机会，每一个主要的章节末尾都配有思考题，在教学指南中有参考答案。
　　《计算机科学丛书：计算机体系结构嵌入式方法》适合于选择了计算机体系结构相关课程的本科生，尤其是大三学生，也适合于那些在开始更深层次的课题之前需要了解计算机体系结构知识的研究生，还适合于行业工程师。

目录

出版者的话
前言
致谢
第1章 引言
1.1 本书组织结构
1.2 进化过程
1.3 计算机发展阶段划分
1.3.1 第一代计算机
1.3.2 第二代计算机
1.3.3 第三代计算机
1.3.4 第四代计算机
1.3.5 第五代计算机
1.4 云、普适、网格和超并行计算机
1.5 未来
1.6 小结
第2章 基础知识
2.1 计算机组成
2.1.1 Flynn分类法
2.1.2 连接方式
2.1.3 计算机结构层次视图
2.2 计算机基本原理
2.3 数字格式
2.3.1 无符号二进制
2.3.2 原码
2.3.3 反码
2.3.4 补码
2.3.5 移码（excess-n）
2.3.6 BCD码
2.3.7 定点数表示法
2.3.8 符号扩展
2.4 算术运算
2.4.1 加法
2.4.2 并行进位传递加法器
2.4.3 超前进位
2.4.4 减法
2.5 乘法
2.5.1 加法迭代法
2.5.2 部分积方法
2.5.3 移位加方法
2.5.4 Booth和Robertson方法
2.6 除法
2.7 定点数格式的运算
2.7.1 定点数的运算
2.7.2 定点数的乘除
2.8 浮点数
2.8.1 广义浮点数
2.8.2 IEEE754浮点标准
2.8.3 IEEE754标准模式
2.8.3.1 规格化模式
2.8.3.2 非规格化模式
2.8.3.3 其他模式数
2.8.4 IEEE754数的范围
2.9 浮点数处理
2.9.1 IEEE754数的加减运算
2.9.2 IEEE754数的乘除法
2.9.3 IEEE754中间格式
2.9.4 舍入
2.10 小结
思考题
第3章 CPU基础
3.1 什么是计算机
3.2 让计算机为你服务
3.2.1 程序存储
3.2.2 存储架构
3.2.3 程序传输
3.2.4 控制单元
3.2.5 微指令
3.2.6 RISC和CISC的对比
3.2.7 处理器实例
3.3 指令处理
3.3.1 指令集
3.3.2 取指和译码
3.3.2.1 指令译码
3.3.2.2 取操作数
3.3.2.3 分支
3.3.2.4 立即数
3.3.3 压缩指令集
3.3.4 寻址模式
3.3.5 堆栈机和逆波兰表示法
3.4 数据处理
3.4.1 数据的格式和表达
3.4.2 数据流
3.4.3 数据存储
3.4.4 内部数据
3.4.5 数据处理
3.4.5.1 在小位宽CPU上处理大位宽数字
3.4.5.2 定点CPU上的浮点数
3.4.5.3 复数
3.5 自顶向下方法
3.5.1 计算机的能力
3.5.1.1 功能
3.5.1.2 时钟频率
3.5.1.3 位宽
3.5.1.4 内存
3.5.2 性能衡量和统计
3.5.3 性能评估
3.6 小结
思考题
第4章 处理器内部组成
4.1 内部总线结构
4.1.1 程序员的角度
4.1.2 分解互联排列
4.1.3 ADSP21xx总线排列
4.1.4 数据与程序同时访存
4.1.5 双总线体系结构
4.1.6 单总线体系结构
4.2 算术逻辑单元
4.2.1 ALU功能
4.2.2 ALU设计
4.3 内存管理单元
4.3.1 对虚拟存储的需求
4.3.2 MMU操作
4.3.3 退回算法
4.3.4 内部存储碎片和片段
4.3.5 外部碎片
4.3.6 改进的MMU
4.3.7 内存保护
4.4 cache
4.4.1 直接相联cache
4.4.2 组相联cache
4.4.3 全相联cache
4.4.4 局部性原则
4.4.5 cache替换算法
4.4.6 cache性能
4.4.7 cache一致性
4.5 协处理器
4.6 浮点运算单元
4.6.1 浮点仿真
4.7 SIMD流指令扩展（SSE）和多媒体扩展
4.7.1 多媒体扩展（MMX）
4.7.2 MMX实现
4.7.3 MMX的使用
4.7.4 SIMD流指令扩展（SSE）
4.7.5 使用SSE和MMX
4.8 嵌入式系统中的协处理
4.9 小结
思考题
第5章 提高CPU性能
5.1 CPU加速技术简介
5.2 流水线
5.2.1 多功能流水线
5.2.2 动态流水线
5.2.3 改变流水线模式
5.2.4 数据相关冒险
5.2.5 条件冒险
5.2.6 条件分支
5.2.7 编译时流水线补偿
5.2.8