计算机系统结构基础(影印版国外优秀信息科学与技术系列教学用书)

本书是畅销书作者Douglas E. Comer的一部力作，介绍了计算机体系结构方面的基本内容，包括数字逻辑、门电路、数据表示、处理器、存储器、输入/输出系统、计算机运行机制、并行计算结构、流水设计和计算机性能，帮助读者理解程序设计选择的重要性以编写更具效率、差错更少的程序，使得程序设计人员可以更快、更准确地查明代码错误根源。附录内容有实验设计题目。本书配有网站http://www.eca.cs.purdue.edu，包括一些类表示素材。本书适用于高等院校本科计算机及相关专业的计算机体系结构课程。

本书主要分为五个部分。第1部分讲述数字逻辑、逻辑门和数据表示的基础知识，重点是数据表示这一章，这是因为二进制补码运算和整数值域的概念是编程的基础。第Ⅱ、第Ⅲ和第Ⅳ部分分别介绍体系结构的三个基本组件：处理器、存储器和I／0系统。各章都为学生提供了充足的背景知识，以便理解系统操作机制及其对于程序员的意义。最后，第V部分讨论了一些高级论题，例如并行处理、流水线技术以及性能。本书为全英文版。

Douglas Comer博士在计算机系统领域有着广泛的知识背景，而且一直从事着软件和硬件的教学与研究工作。Comer在软件方面的研究工作横跨计算机系统的各个领域，包括编译器和操作系统。他构建过一个完整的操作系统，包括进程管理器、内存管理器以及串行接口和并行接口的设备驱动程序。Comer也为常规计算机和网络处理器编写过网络协议软件和网络设备驱动程序。他开发的操作系统Xinu和TCP／IP协议栈已经被应用于商业产品中。
Comer的硬件工作经验包括设计离散元件、逻辑门电路以及基本的硅工艺经验。他已经编写了几本畅销的关于网络处理器体系结构的教材。在贝尔实验室，Comer研究过USSI设计并设计了一种VLSI芯片。
Comer是普度大学计算机科学系的著名教授，他致力于计算机系统结构、操作系统、网络和Internet方面的开发、教学和研究。Comer建立了几个创新实验室，使得学生可以建立和测试各种系统，例如操作系统和IP路由器；Comer的所有课程都包括实验。他还

Preface
Chapter I Introduction And Overview
1.1 The Importance Of Architecture 1
1.2 Learning The Essentials 1
1.3 Organization Of The Text 2
1.4 What We Will Omit 3
1.5 Terminology: Architecture And Design
1.6 Summary 3
PART I Basics
Chapter 2 Fundamentals Of Digital Logic
2.1 Introduction 7
2.2 Electrical Terminology: Voltage And Current 7
2.3 The Transistor 8
2.4 Logic Gates 9
2.5 Symbols Used For Gates 10
2.6 Construction Of Gates From Transistors 11
2.7 Example lnterconnection Of Gates 12
2.8 Multiple Gates Per Integrated Circuit 14
2.9 The Need For More Than Combinatorial Circuits 15
2.10 Circuits That Maintain State 15
2.11 Transition Diagrams 16
2.12 Binary Counters 17
2.13 Clocks And Sequences 18
2.14 The Important Concept Of Feedback 20
2.15 Starting A Sequence 22
2.16 Iteration In Software Vs. Replication In Hardware 22
2.17 Gate And Chip Minimization 23
2.18 Using Spare Gates 24
2.19 Power Distribution And Heat Dissipation 24
2.20 Timing 25
2.21 Physical Size And Process Technologies 26
2.22 Circuit Boards And Layers 27
2.23 Levels Of Abstraction 27
2.24 Summary 28
Chapter 3 Data And Program Representation
3.1 Introduction 29
3.2 Digital Logic And Abstraction 29
3.3 Bits And Bytes 30
3.4 Byte Size And Possible Values 30
3.5 Binary Arithmetic 31
3.6 Hexadecimal Notation 32
3.7 Notation For Hexadecimal And Binary Constants 33
3.8 Character Sets 34
3.9 Unicode 35
3.10 Unsigned Integers, Overflow, And Underflow 35
3.11 Numbering Bits And Bytes 36
3.12 Signed Integers 37
3.13 An Example Of Two's Complement Numbers 38
3.14 Sign Extension 39
3.15 Floating Point 40
3.16 Special Values 42
3.17 Range Of lEEE Floating Point Values 42
3.18 Data Aggregates 42
3.19 Program Representation 43
3.20 Summary 43
PART II Processors
Chapter 4 The Variety Of Processors And Computational Engines
4.1 Introduction 47
4.2 Von Neumann Architecture 47
4.3 Definition Of A Processor 48
4.4 The Range Of Processors 48
4.5 Hierarchical Structure And Computational Engines 49
4.6 Structure Of A Conventional Processor 51
4.7 Definition Of An Arithmetic Logic Unit (ALU) 52
……