前    言

　　本书介绍了理解计算机的操作系统所需掌握的概念。本书基于以下几个方面编写。

　　（1）计算机的组件以电子方式工作的细节超出了本书的范围。

　　（2）本书重点放在概念上，关注的是机器的体系结构的构件、它们的功能以及它们的交互。

　　（3）本书在任何必要的地方强调了软件与硬件资源之间必不可少的联系。

　　出于清晰起见，我们精心选择了一些示例，它们适用于所有领域的机器，而不会稀释书中的内容。这种选择可以帮助我们说明从第一代计算机起技术、概念和性能是如何演            进的。

　　全书分为5个部分。前4部分的难度渐增，它们构成了本书的核心，这4个部分分别是“基本体系结构的元素”“编程模型和操作”“存储器层次结构”和“并行性和性能增强”。最后一部分包含附录，提供了本书中的练习的提示和解决方案以及编程模型。读者可以基于先前的知识和目标独立地阅读每个部分。

　　本书中5个部分的简介如下。

　　1. 基本体系结构的元素

　　（1）第1章介绍了处理器的主要构件的发展史。

　　（2）第2章详细列出了基本的模块及其特性，并且描述了它们是怎样连接的。

　　（3）第3章重点介绍了信息的表示：整数、浮点数、定点数和字符。

　　2．编程模型和操作。

　　（4）第4章解释了指令集与体系结构之间的关系。

　　（5）第5章提供了一个指令执行的详细示例，以阐明用于管控处理器操作的内部机制。还介绍了一些额外的元素，比如协处理器和矢量扩展。

　　（6）第6章描述了与外设之间交换信息所涉及的一些规则：轮询、直接存储器存取和中断。

　　3．存储器层次结构

　　（7）第7章说明了一些关于存储器组织结构的元素：层次结构、分段和分页。

　　（8）第8章介绍了缓存组织结构和访问方法。

　　（9）第9章描述了虚拟存储器管理概念、规则和访问权限。

　　4．并行性和性能增强

　　（10）第10章通过展示流水线体系结构介绍了并行性：概念以及软件和硬件冲突解决方案。

　　（11）第11章给出了DLX体系结构作为示例。

　　（12）第12章讨论了多处理器环境中的缓存管理，还讨论了相干性（Coherence）和协议（MSI、MEI等）。

　　（13）第13章展示了超标题体系结构冲突的操作、记分板和Tomasulo算法以及VLIW体系结构。

　　5．附录

　　在本书附录中可以找到关于在不同章节中使用的编程模型以及给出的关于练习的    提示和解决方案的补充材料。

　　本书非常适合用作高等院校计算机专业本科生的教材，对于从事计算机体系结构或计算机系统设计的程序员和工程技术人员，本书也颇具参考价值。

　　参加本书翻译的人员有：陈宗斌、傅强、宋如杰、蔡江林、陈征、戴锋、蔡永久、龚宇华、何正雄、黄定光、孙朝辉、孙丽、徐茜、许瑛琪、叶守运。

II

计算机体系结构

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前    言