支撑处理器的技术

《支撑处来自理器的技术》是2012年电子工业出版社出版的图书，作者是HisaAnd360百科o。本书用通俗易懂的语言和大快田读松多犯量的插图，介防青效费可仅属张低绍了处理器的历史、基本结构、实现原理等，还对凯陈除时下流行的虚拟化技术、多任务、多核心、GPGPU等进行了全面的讲解。

• 书名 支撑处理器的技术
• 作者 Hisa Ando
• 译者 李剑
• 出版社 电子工业出版社

基本信息

　　作 者:Hisa Ando 著 李剑 译

　　出 版 社:电子工业出版社

　　出版时间:2012-10-01

　　版 次:1

　　页 数:356

　　装 帧:平装

　　来自开 本:16开

内容简介

　　《支撑处理器的技术:永无止境地追求速度的世界》介绍了有效利用处理器的各种功能来提高应用程序性能360百科的方法，最后还介绍了处理器在移动设备、汽车、家电等方面的应用，并展望处理器的未来发展趋势，希望能对相关软硬件的开发者有所帮助。

作者简介

　　Hi来自sa Ando

　　拥有核胡析40年尖端处理器的开发经360百科验。曾作为SPARC架构委员会委员参与了SPARC V9架构的开发，后作为H些根黑过极准年据AL公司副总裁兼处理器开发部总经理参与了SPARC64的开发。后来又担任过富士通株式会社计算机事业本部的技师长等职务。现在作为技术作家，主要从事处理器、超级计算机相关的报道和介绍等。此外，还担任了几所大学的客座讲师，负责计算机架构的课程。拥有工学博士学位。

目录

　　第1章 处都英本理器与计算机系统的基础

　　1家支句杆普菜开居.1 计算机的结构

　　计算曲机组成部分--处理器、内存、输入/输出设备

　　专怕备栏处理器封装的物理结构

　　计算机使用二进制进行计算

　　专栏2值和多值非二进制不可吗?不一定!

　　处理器--此讨群致候副爱肉意谈好计算机的大脑，负责解释程序

　　专栏处理器、微处理器的定义计算机最重要的组件

　　--处理器

　　专栏流水线级

　　专栏表示数量级的前结毫激啊留两采载缀

　　内存--存储计算机位香解医镇诉深了检孔酸的指令和数据

　　输入/输出设备--计算机的眼睛、耳朵和嘴巴

整随　　北桥和南桥--逐渐淡化的称呼

　　1.2 支修系零展训撑计算机高速化的半导体技术

　　摩尔(Moore)定律--更多的晶体管，更高的并行度

　　缩放定律--晶体管的性能提升

　　源源不断的开发投资带来的半导体微型化--微型化的步伐

　　还将长期维持

　　提升性能的三大支柱--提高频率、并行处理和功能扩展

　　1.3 计算机和数据表示方法

　　字节、半字、字--比特组及用途

　　文字编码

　　专栏日语与文字编码

　　无符号整数与有符号整数、反码与补码表示法

　　浮点小数--IEEE754标准

　　BigEndian与LittleEndian

　套矛些念　1.4 处理器和指令

　　指令架构入门

　　机器指令--处理手环论由够器的指令

　　地址空间

　　专栏AMD和Intel的64位扩展架构

　　1.5 机器指令程序编写方法

　　用汇编语言编程

　　利用编译器进行高吧载副建章况测击盟举级语言编程

　　解释语言编程

　　1.6 小结

　　专栏半导体的微型化

　　第2章 处理器发展史

　家九投易解专黑　2.1 计算机之蒸早长器绍施生印磁滑前的计算设备

　　算盘--最早的计算工具

　　纳皮尔算筹(Napier'sbones)--乘法辅助工具

　　机械式求搞良掌李毛干攻促裂二计算机--Schikar置注d计算机、Pascaline

　　巴贝奇的差分机--使用齿轮的超级计算机

　　2.2 最早的电子计算机

　　最早的电子计算机--ABC和ENIAC

　　FUJIC--日本最早的电子计算机

　　2.3 处理器组成元件的变迁

　　根据主要部件划分计算机的时代

　　第1代:真空管

　　第2代:晶体管

　　第3代:集成电路

　　第4代:大规模集成电路(VLSI)

　　VLSI处理器的元件数目和时钟频率的发展趋势

　　2.4 指令架构的变迁

　　指令架构的发展之路

　　存储程序的计算机--程序也从内存中读入

　　虚拟内存--更加丰富、取之不尽的内存

　　多任务--需要改变程序的部署

　　分时系统与内存管理设施的出现

　　专栏MULTICS之后的事

　　内存管理机构、特权态--多用户需要解决安全问题

　　指令架构扩展--指令架构的确立与指令兼容性的实现

　　2.5 微架构的发展

　　微架构的发展之道

　　流水线处理--通过流水线寄存器有效利用硬件

　　运算器的高速化--整数运算器、浮点数运算器

　　高速缓存--解决内存访问问题的锦囊

　　RISC的出现--RISC与CISC

　　超标量执行--一个周期内执行多条指令

　　乱序执行--改变指令顺序以提高性能

　　专栏乱序执行(OutofOrder):请注意!?

　　分支预测与预测执行--"条件分支指令"对策

　　多核心--耗电量的限制推动了多核心的发展

　　2.6 处理器的用途越来越广泛

　　活跃在各种舞台的处理器

　　节能、高可靠技术、实时性--各种各样的需求

　　2.7 小结

　　第3章 [详解]面向程序员的处理器架构

　　3.1 支撑微架构的技术

　　流水线执行的原理--并行处理指令

　　高速缓存的构造--提高内存访问速度

　　RISC与CISC--定长指令与变长指令

　　提高运算器的速度--处理器中因处理复杂而处理时间长

　　的组件之一

　　超标量执行的原理--一个周期内并行执行多条指令

　　乱序执行的原理--减轻数据冒险的影响

　　分支预测的原理--降低控制冒险造成的损失

　　现代处理器会消除或减轻各种冒险以提高性能

　　内存、I/O与输入/输出接口

　　性能计数器--性能分析器和处理器内部执行状况的信息

　　3.2 架构扩展扩大了处理器的使用范围

　　多任务和内存管理机构

　　中断处理机构

　　专栏异常、中断、陷阱--术语整理

　　虚拟化支持--内存访问和内存管理机构

　　多媒体、加密等支持--需要大量数据的计算

　　3.3 x86Nehalem架构处理器

　　x86的指令体系和Intel64架构

　　Corei7处理器的结构

　　内存管理采用4级页表

　　新的处理器接口QPI

　　3.4 小结

　　第4章 虚拟化支持

　　4.1 虚拟化的目的和优缺点

　　虚拟化的基础知识(复习)

　　虚拟化的目的

　　实现用户间强隔离--虚拟化的优点

　　集合多台服务器，提高利用率--虚拟化的优点

　　VMM运行时的额外开销--虚拟化的缺点、注意点

　　4.2 实现虚拟化的条件

　　为操作系统提供独立的(虚拟)硬件的VMM

　　4.3 支撑虚拟化的硬件设施

　　检测硬件操作命令

　　硬件状态的保存和还原--切换虚拟机

　　双重地址转换、TLB

　　I/O的虚拟化

　　实时迁移(LiveMigration)

　　4.4 小结

　　专栏虚拟化的前世今生

　　第5章 多处理器的出现和普及

　　5.1 多线程处理器

　　线程、多线程的纷繁芜杂(!?)--首先总结一下术语

　　多线程的两种方式

　　VMT的原理--短时间内切换线程

　　SMT的原理--混杂执行多个线程的指令

　　专栏历史悠久的SMT

　　SMT必需的机制

　　多线程的效果如何--通过Windows任务管理器查看效果

　　5.2 多处理器系统

　　多处理器、多核心是什么意思

　　多核心处理器的结构

　　专栏众核处理器(Many-coreprocessor)的结构

　　缓存一致性控制--多处理器之间缓存的一致性

　　多插槽系统

　　专栏插槽还是芯片

　　专栏多核心时代的处理器、CPU的含义

　　提高多处理器系统的性能--问题和解决方案

　　共享内存系统和分布式内存系统

　　5.3 小结

　　第6章 处理器周边技术

　　6.1 内存技术

　　内存历史概览

　　DRAM内存的工作原理--利用电荷存储信息

　　DRAM芯片和内存DIMM

　　DRAM芯片的内部结构--内存单元阵列、行/列解码器、

　　检测放大器、Bank

　　处理器和DIMM的连接

　　内存系统的错误处理

　　6.2 输入/输出设备的连接

　　处理器的I/O连接

　　PCI总线

　　专栏通向PCI总线之路

　　IntelCorei系列处理器的I/O结构

　　IntelPCH的I/O控制结构

　　6.3 小结

　　专栏DRAM的刷新

　　第7章 GPGPU和超并行处理

　　7.1 GPGPU的原理

　　3D图形和GPU--需要大量计算

　　GPU系统

　　从GPU到GPGPU

　　作为"超并行SIMD处理器"的GPGPU

　　作为"超多线程处理器"的GPGPU

　　专栏Warp!

　　GPGPU的内存层次结构

　　GPGPU中的多线程需要分割使用通用寄存器

　　CPU和GPGPU的巨大区别

　　7.2 GPGPU编程

　　现代GPGPU编程

　　CUDA的运行模型--线程块、网格

　　CUDA中的函数声明和变量声明

　　OpenCL编程

　　如何发挥GPGPU的性能

　　7.3 小结

　　专栏Top500和GPU计算

　　第8章 处理器的发展趋势

　　8.1 耗电量是决定因素

　　为何处理器要消耗电力

　　节能技术的发展

　　8.2 更高、更快、更强

　　半导体细微化技术

　　如何有效利用增加的晶体管

　　利用部分晶体管降低生产成本

　　有效利用部分块不合格的芯片

　　8.3 更可靠、更安全的处理器设计

　　为何处理器会有错误行为--故障、噪声

　　防止错误行为，确保安全运转

　　8.4 未来处理器的发展方向

　　无处不在的处理器

　　家电用处理器

　　汽车用处理器

　　个人计算机用处理器

　　智能手机用处理器

　　服务器用处理器

　　8.5 小结