标题：高性能微型计算机体系结构——奔腾、酷睿系列处理器原理与应用技术
图书信息
作者：林欣 图书详细信息：ISBN：9787302276753定价：34元印次：1-1装帧：平装印刷日期：2012-2-17
图书简介
本书以目前广泛使用的奔腾、酷睿高性能微型计算机为蓝本，系统地介绍了酷睿和奔腾微处理器内部结构以及所构成的微型计算机的系统结构、存储管理和存储保护、存储器与高速缓存、任务管理、中断与异常处理、系统总线和I/O总线、多处理器管理、64位工作模式等内容。，针对性强，使读者可以边学习边验证，更易于理解和掌握。本书可作为计算机及相关专业本科生、研究生的计算机体系结构课程教材，也可供相关领域的计算机工程技术人员学习参考。
图书前言
微型计算机是当今发展最为迅速的科技产品之一，优良的性能和合理的价格使其在当今社会的各个领域中得到了越来越广泛的应用。，介绍大型计算机的体系结构和组织结构。由于大型计算机的应用范围有限，尤其是绝大多数学生并未接触过大型计算机，[1]，有针对性地介绍高性能微型计算机的体系结构，使读者可以边学习边通过身边的高性能微型计算机进行验证，便于理解和掌握计算机体系结构的各种细节。以微型计算机为蓝本介绍计算机体系结构是否仅涉及了计算机体系结构的一角，而忽略了计算机体系结构的主要内容呢？答案是不会的。微型计算机发展至今，其体系结构上已完全采用了以往只有大型计算机才能够使用的各种先进技术，如流水线技术、超标量技术、超线程技术、存储管理技术等，且在许多方面有了进一步的发展和创新。可以说，今天的高性能微型计算机体系结构技术已基本上涵盖了计算机体系结构技术的所有精华，反映了计算机硬件技术的最高水平。今天的高性能微型计算机在性能上已远远超过了过去的大型计算机，而今天的大型计算机则是并行计算机，也称为巨型计算机或超级计算机，这些计算机均是采用多片高性能微处理器构成的并行处理系统，其每一个运算单元都是由高性能微处理器构成的。高性能微型计算机体系结构属于计算机硬件技术范畴，但对于从事软件设计的人员也是非常有用的。如果不清楚计算机体系结构，软件设计也很难达到一个比较高的层次，更无法担负起大型计算机系统的设计任务。掌握高性能微型计算机的硬件体系结构，对于合理地使用、配置和维护微型计算机系统具有重要作用，同时也会对构建大型计算机网络，掌握并行计算机以及设计大型计算机软件有所帮助。本书的内容安排如下：第1章 微型计算机发展概述。主要介绍了Intel微处理器和AMD微处理器的发展概况，并介绍了当今微型计算机与大型计算机系统之间的关系。第2章 典型微处理器及其微型计算机系统结构。详细介绍了代表当今微处理器技术最高水平的P6系列微处理器、Pentium 4微处理器、Pentium M微处理器、Core 2微处理器、Core i7/i5/i3微处理器的体系结构和技术特点，并介绍了采用这些微处理器构成的高性能微型计算机系统的结构。第3章 IA-32微处理器体系结构。介绍了32位微处理器的工作模式、数据结构、寄存器结构、x87 FPU寄存器组、MMX和SSE寄存器组，并介绍了x86指令系统，包括通用指令、系统指令、x87 FPU指令、MMX指令和SSE系列指令。第4章 存储管理。存储管理是处理器可进行多任务处理的重要技术，介绍了IA-32微处理器采用的存储器分段技术、分页技术以及分段与分页的组合方式。第5章 存储保护。存储保护是处理器进行多任务处理的重要保障，介绍了IA-32微处理器采用的各种保护校验。第6章 存储器与高速缓存。介绍了IA-32微处理器的存储系统组成形式、存储区域的缓存方式设置、高速缓冲存储器Cache的配置和使用方式、转换后援缓冲器的特性等，还介绍了内存芯片与模块、磁盘存储器和光盘存储器等内容。第7章 任务管理。任务管理是处理器进行多任务处理的管理技术，介绍了任务管理的数据结构、任务切换和任务链接方式、任务地址空间等内容。第8章 中断与异常处理。介绍了IA-32微处理器的中断与异常的引发和响应、实地址模式的中断与异常处理、保护模式的中断与异常处理、虚拟8086模式的中断和异常处理，并详细介绍了先进的可编程中断控制器APIC. 第9章 高性能微型计算机的系统总线。介绍了高性能微型计算机中广泛使用的PCI总线、PCI-X总线、PCI-Express总线及显示总线，以全面反映系统总线的特性。第10章 高性能微型计算机的I/O总线。介绍了高性能微型计算机中广泛使用的并行ATA/IDE总线、串行ATA总线、SCSI总线、USB总线，全面反映系统的I/O总线特性。第11章 多处理器系统管理。介绍了高性能微处理器所具有的能够在多处理器系统中运行的机制，包括实现原子操作、串行化指令、存储器排序、传播页表和页目录项修改至多处理器等，并介绍了多处理器的初始化过程。第12章 64位微处理器。64位微处理器实际上在IA-32处理器基础上扩展了一些64位功能，因此，本章在前面诸章的基础上，介绍了64位处理器所扩展的工作模式、寄存器组、存储管理、中断与异常处理、任务管理以及增加的64位指令。学习本书之前最好应具有Intel 8086微型计算机的基本知识或计算机组成原理知识，这有利于对本书中有关概念的理解和掌握。由于计算机硬件技术发展迅速及作者水平有限，书中错误及不妥之处在所难免，殷切希望广大读者和同行给予批评指正。
编 者 
图书目录
第1章 微型计算机发展概述 11.1 微型计算机发展之初21.2 Intel微处理器发展概述31.2.1 Intel 8086/?8088微处理器31.2.2 Intel 80286微处理器41.2.3 Intel 80386微处理器41.2.4 Intel 80486微处理器51.2.5 Pentium微处理器61.2.6 Intel P6系列微处理器71.2.7 Pentium 4微处理器81.2.8 Pentium M微处理器91.2.9 Core 2微处理器91.2.10 Core i7/?i5/?i3微处理器91.3 AMD微处理器的发展概述101.4 当今微型计算机与大型计算机系统的关系11思考题与习题12
第2章 典型微处理器及其微型计算机系统结构 132.1 P6系列微处理器及微型计算机132.1.1 P6系列微处理器的基本构成142.1.2 P6系列微处理器的流水线工作过程152.1.3 P6微处理器采用的数据处理概念172.1.4 P6系列微型计算机系统结构192.2 Pentium 4微处理器及微型计算机202.2.1 Pentium 4微处理器的体系结构特点202.2.2 Pentium 4微处理器的内部结构232.2.3 Pentium 4微处理器的指令流水线242.2.4 由Pentium 4延伸的双核处理器262.2.5 Pentium 4微型计算机系统结构272.3 Pentium M微处理器282.3.1 Pentium M微处理器的体系结构特点292.3.2 Pentium M微处理器的发展历程302.4 Core 2微处理器及微型计算机312.4.1 Core 2微处理器的主要结构特点312.4.2 Core核心架构微处理器的主要技术特点322.4.3 Core 2微型计算机系统结构342.5 Core i7/i5/i3微处理器及微型计算机352.5.1 Bloomfield核心的Core i7微处理器系统结构352.5.2 Lynnfield核心的Core i7/?i5微处理器系统结构372.5.3 Clarkdale核心的Core i5/?i3微处理器系统结构392.5.4 Gulftown核心的Core i7微处理器系统结构412.5.5 SandyBridge微架构的Core i7/?i5/?i3微处理器介绍41思考题与习题43
第3章 IA-32微处理器体系结构 443.1 IA-32微处理器的工作模式453.1.1 工作模式453.1.2 工作模式的主要特点483.2 IA-32的用户级数据结构503.2.1 基本数据存储结构513.2.2 整数数据格式513.2.3 实数的浮点数格式523.2.4 非数值数据格式563.2.5 组合的SIMD数据格式563.3 IA-32的用户级寄存器组573.3.1 通用寄存器组573.3.2 段寄存器573.3.3 标志寄存器583.3.4 指令指针寄存器613.4 IA-32的系统级数据结构613.4.1 描述符表613.4.2 门描述符623.4.3 页目录表和页表623.4.4 任务状态段TSS633.5 IA-32的系统级寄存器组633.5.1 存储器管理寄存器633.5.2 控制寄存器653.5.3 调试寄存器683.5.4 模型专用寄存器MSR 703.6 IA-32的x87 FPU寄存器组713.7 MMX和SSE寄存器组753.8 IA-32微处理器指令系统763.8.1 指令系统的基本要求773.8.2 CISC与RISC设计思想783.8.3 IA-32指令系统的特点803.8.4 x86通用指令集803.8.5 系统指令集853.8.6 FPU和SSE系列指令集简介86思考题与习题90
第4章 存储管理 914.1 分段技术914.1.1 分段管理模型914.1.2 段描述符与段描述符表934.1.3 段选择符与线性存储空间寻址994.2 分页技术1004.2.1 分页机制1004.2.2 32位物理地址下的分页1014.2.3 36位物理地址下的分页1044.2.4 PSE-36分页机制1084.3 分段与分页的组合110思考题与习题111
第5章 存储保护 1135.1 段限的保护校验1145.2 类型的保护校验1155.3 特权级保护校验1175.3.1 代码段间程序转移时的特权级校验1175.3.2 访问数据段时的特权级校验1245.3.3 加载SS寄存器时的特权级校验1265.4 指针验证1265.5 页面级保护129思考题与习题131
第6章 存储器与高速缓存 1326.1 存储系统的组成形式1326.1.1 存储器的种类和特点1326.1.2 存储系统构成与高速缓冲1366.2 存储区域的缓存方式设置1396.2.1 缓存的可用方法1396.2.2 采用MTRR设置内存类型范围1406.2.3 采用页属性表（PAT）设置内存类型1456.2.4 缓存控制的优先级1476.3 高速缓冲存储器cache1486.3.1 cache的配置1486.3.2 cache的映射方法1506.3.3 cache的替换策略1536.3.4 cache的写策略1546.3.5 cache的一致性1566.3.6 L1-cache与L2-cache的关系1586.3.7 cache的控制机制1596.4 转换后援缓冲器1606.5 内存芯片与模块1616.5.1 增强型DRAM技术1626.5.2 先进的动态存储器1656.5.3 串行内存总线的FB-DIMM技术1676.6 磁盘存储器1696.6.1 磁盘存储器原理与读写方式1696.6.2 硬盘的主要性能指标1716.6.3 独立冗余磁盘阵列技术1736.7 光盘存储器1786.7.1 CD光盘1796.7.2 DVD光盘180思考题与习题181
第7章 任务管理 1837.1 任务管理概述1837.2 任务管理的数据结构1847.2.1 任务状态段TSS1847.2.2 TSS描述符1877.2.3 任务寄存器TR1877.2.4 任务门描述符1887.3 任务切换1897.4 任务链接1917.5 任务地址空间1927.5.1 线性地址空间映射到物理地址空间1937.5.2 任务间共享的地址映射194思考题与习题194
第8章 中断与异常处理 1958.1 中断与异常的引发和响应1958.1.1 中断源与异常源1958.1.2 中断与异常的响应类型1978.1.3 中断向量1988.1.4 中断与异常的优先级2038.1.5 中断与异常的屏蔽2048.2 实地址模式的中断与异常处理2058.3 保护模式的中断与异常处理2068.3.1 中断描述符表与中断描述符2068.3.2 中断与异常的处理2088.4 虚拟8086模式的中断和异常处理2118.4.1 虚拟8086任务2118.4.2 虚拟8086模式的中断和异常处理2158.4.3 保护模式虚拟中断2188.5 先进的可编程中断控制器APIC2188.5.1 APIC概述2188.5.2 本地APIC2208.5.3 本地中断源2248.5.4 中断优先级与中断处理过程2278.5.5 发送处理器间的中断2298.5.6 中断分配机制233思考题与习题233
第9章 高性能微型计算机的系统总线 2359.1 系统总线概述2369.1.1 总线速度的限制因素2369.1.2 早期微型计算机总线回顾2379.2 PCI总线2399.2.1 PCI总线概述2399.2.2 PCI总线信号2409.2.3 PCI总线协议基础2419.2.4 PCI总线的主要操作2439.3 PCI-X总线2519.4 PCI-Express总线2529.4.1 并行总线与串行总线2529.4.2 PCI-Express总线的结构特征2549.4.3 PCI-Express总线的拓扑结构2579.4.4 PCI-Express总线的层次结构2589.5 显示卡与接口总线2599.5.1 显卡的基本组成2599.5.2 显卡总线与显示接口261思考题与习题263
第10章 高性能微型计算机的I/O总线 26410.1 并行ATA/IDE总线26410.1.1 并行ATA接口标准26510.1.2 硬盘寻址方式与容量限制26610.2 串行ATA总线26810.2.1 串行ATA总线26810.2.2 主机控制器接口规范27010.3 SCSI总线27010.3.1 并行SCSI总线标准27110.3.2 串行SCSI总线27310.4 USB接口总线27410.4.1 USB体系结构概述27510.4.2 USB设备的接入与断开27710.4.3 USB系统数据传输方式28010.4.4 USB系统数据传输的四种模式28410.4.5 USB 2.0数据传输协议新特点28910.4.6 USB 3.0标准293思考题与习题296
第11章 多处理器系统管理 29711.1 实现原子操作的方式29811.1.1 固有的原子操作29811.1.2 利用总线锁定实现原子操作29911.1.3 代码自修改与代码交叉修改的处理30011.2 串行化指令30111.3 存储器排序30211.4 传播页表和页目录项修改至多处理器30411.5 多处理器的初始化305思考题与习题307
第12章 64位微处理器 30812.1 Intel 64处理器的工作模式30912.2 Intel 64处理器的寄存器组31012.2.1 用户级寄存器组31012.2.2 系统级寄存器组31212.3 IA-32e模式的存储管理31412.3.1 IA-32e模式中的分段机制31412.3.2 IA-32e模式中的分页机制31612.3.3 IA-32e模式中的存储保护31912.3.4 IA-32e模式中的调用门31912.4 64位方式的中断与异常处理32012.4.1 IA-32e模式中的IDT32012.4.2 IA-32e模式的中断和异常处理32112.5 IA-32e模式中的任务管理32212.6 64位方式指令323思考题与习题324
参考文献 325