大話處理器: 了解DSP、CPU及MCU基礎架構 (第2版) | 誠品線上

大話處理器: 了解DSP、CPU及MCU基礎架構 (第2版)

內容簡介

內容簡介 這是一本圖文並茂、生動幽默的處理器科普讀物。處理器無處不在（Microprocessors are everywhere）。每一個成功的男人背後都有一個成功的女人，每一個成功的電子產品裡面至少有一個成功的處理器。不管是我們經常使用的電腦、手機、汽車，還是為我們服務但我們不知道它們在何處的基地台、伺服器、交換機等，莫不如此。我們身處的電子世界，是建立在處理器基礎之上的。作者在選材上圍繞處理器的核心技術，從電腦發展的形態、歷史展開敘述，在簡略介紹處理器的週邊裝置後，迅速深入處理器的抽象模型，以電腦軟體生態系統中最重要的指令集體系結構ISA切入到探索處理器的微架構，對處理器微架構的一些核心技術，如管線、亂序執行、指令級平行、執行緒級平行、快取記憶體結構和演算法、快取一致性等概念，言簡意賅地做了原理闡釋。全書行文風趣幽默，用許多詼諧的譬喻來解釋晦澀的技術，用圖畫來代替枯燥的文字。本著科技以人為本的理念，除了技術外，還介紹大量相關人物和公司的故事，供大家閱讀。站在一個軟體工程師的角度來描述處理器，沒有花篇幅談論處理器的外設、介面、中斷等內容，而是更多地探討影響處理器性能的管線、指令平行、資料平行、執行緒平行、Cache 等內容。第1 章漫遊電腦世界，介紹了電腦的前世今生，以及電腦的五臟六腑、七經八脈。第2 ∼ 5 章從外到內，介紹了處理器的外表和內心結構，處理器的核心技術盡在於此。第6 章向軟體人員介紹了怎樣撰寫高效程式，處理器的客戶就是程式師，程式師在處理器上開發程式，對處理器了解得越深，撰寫出來的程式執行效率就越高。第7 章介紹許多家的處理器IP 公司，現在的人們組裝電腦，以後的人們說不定就能組裝處理器了。第8 章走進處理器的內“芯”世界，介紹處理器晶片是怎麼設計與製造出來的。本書目標讀者對電腦、處理器感興趣，做軟體發展的人員，以及IT、通訊、電子、半導體產業的從業人員和大專院校的學生。喜歡技術的看技術，不喜歡技術的看故事。本書內容

作者介紹

作者介紹 ■作者簡介萬木楊

產品目錄

產品目錄 Chapter.01漫遊電腦世界1.1電腦的前世、今生、來世1.1.1電腦的誕生1.1.2從軍用到民用──飛入尋常百姓家1.1.3個人電腦時代──英雄輩出的時代1.1.4手機──裝在口袋的電腦1.1.5無處不在的電腦1.1.6電腦的來世1.2電腦分門別類別1.3PC個人電腦結構探秘1.3.1處理器──一顆奔騰的心1.3.2記憶體──大肚能容，容天下難容之事1.3.3主機板與晶片組──架起溝通的橋樑1.3.4輸入裝置──五覺1.3.5顯示裝置──顏面1.3.6顯示卡──我貴，因為我專業1.3.7通訊介面──關節1.3.8軟體──電腦的靈魂1.3.9電腦產業發展態勢Chapter.02初識處理器──掀起你的蓋頭來2.1處理器是怎樣工作的──處理器的硬體模型2.1.1硬連線電路──一定終身2.1.2通用電腦模型──硬體搭台，軟體唱戲2.2怎樣來使用處理器──處理器的程式設計模型2.2.1軟硬不分2.2.2ISA橫插一刀2.3處理器的分層模型2.4選什麼樣的處理器──適合的才是最好的2.4.1硬體指標──硬實力的競爭2.4.2軟體指標──軟實力的競爭2.4.3商業指標──在商言商Chapter.03指令集體系結構──處理器的外表3.1指令集是什麼3.1.1從處理器程式設計模型談起──一切從模型開始3.1.2電腦語言──人與電腦溝通的橋樑3.2指令集發展的來龍去脈3.2.1CISC時代──粗放式擴張3.2.2RISC時代──最佳化設定資源，合理提升效率3.2.3後RISC時代──不管黑貓白貓，抓到老鼠就是好貓3.3指令集的五朵金花3.3.1x86──碩大的大象3.3.2ARM──穩紮穩打的蟻群3.3.3MIPS──優雅的孔雀3.3.4Power──昔日的貴族3.3.5C6000──偏安一隅的獨立王國3.3.6至今仍在服役的元老們3.4地盤之爭3.4.1地盤劃分3.4.2x86、ARM之戰3.4.3ARM、MIPS之戰3.5組合語言格式──沒有規矩不成方圓3.5.1機器字長3.5.2運算元個數3.5.3運算元順序3.5.4大小端──小問題，大折騰3.5.5指令型態──我們需要哪些指令3.5.6定址方式──千萬裡，我追尋著你3.5.7總結Chapter.04微架構──處理器的內心世界4.1跟著順溜學管線4.1.1順溜的2級管線4.1.2順溜管線的深入分析4.2從子彈射擊到指令執行4.2.1最簡單的3級管線4.2.2史上最經典的5級管線4.2.3DSP更深的管線4.2.4管線上的冒險──免不了磕磕絆絆4.2.5分支預測──以古為鏡，可以知興替4.3從循序執行到亂序執行──因時制宜4.3.1亂序的概念4.3.2指令的相關4.3.3去除指令的相關性4.3.4處理器的亂序執行4.4處理器平行設計──平行，提高性能的不二法門4.5指令平行（InstructionLevelParallelism）4.5.1指令平行的“綠營”和“藍營”4.5.2Superscalar處理器實例──IntelP4CPU4.5.3VLIW處理器實例──TIC6000DSP4.5.4Superscalar和VLIW總結4.6資料平行（DataLevelParallelism）4.6.1何為SIMD、MMX、SSE4.6.2幾種不同形式的SSE指令4.7執行緒平行（ThreadLevelParallelism）4.7.1多執行緒──時分重用4.7.2硬體多執行緒──讓我來幫你一把4.7.3多核心──從“芯”到“蕊”的跳變4.7.4各種硬體多執行緒比較4.8平行總結4.9微架構總結4.9.1處理器性能公式4.9.2透過微架構的改進提昇程式執行效率4.9.3商用處理器微架構的選擇Chapter.05Cache──處理器的“肚量”5.1什麼是Cache──探索既熟悉又陌生的領域5.1.1隨處可見的Cache──技術來源於生活5.1.2處理器的Cache──一切都是收益和成本的權衡5.2處理器的Cache結構──探索那些鮮為人知的秘密5.2.1Cache的階層──階層化管理5.2.2Cache的工作方式──丘位之劍，命中與未命中5.2.3Cache的映射方式──多對一的策略5.2.4Cache的寫方式──你不需要知道真相5.3Cache一致性5.3.1一致性問題的產生──資訊不對稱導致的問題5.3.2Cache一致性的底層操作5.3.3Cache一致性協定Chapter.06撰寫高效程式──時間就是生命6.1軟體效率──21世紀什麼最重要？效率！6.1.1高效程式的意義──時間就是生命，時間就是金錢6.1.2程式剖析──沒有調查，就沒有發言權6.2減少指令數──勤儉持家6.2.1使用更快的演算法──演算法，程式設計的靈魂6.2.2選用合適的指令──合適的人做合適的事6.2.3降低資料精度──位元也要省著用6.2.4減少函數呼叫──不要老打斷我6.2.5空間換時間──我們總是在走，卻忘了停留6.2.6減少過保護──打不破的部門牆6.3減少處理器不擅長的操作──不要逼我做我不喜歡的事情6.3.1少用乘法6.3.2少用除法、求餘6.3.3在精度允許的條件下，將浮點數定點化6.3.4儘量減少分支6.3.5將最可能進入的分支放在if中，而不是else中6.4最佳化記憶體存取──別讓包袱拖垮了你6.4.1少使用陣列，少使用指標6.4.2少用全域變數6.4.3一次多存取一些資料6.4.4資料對齊存取6.4.5大資料結構時的Cacheline對齊6.4.6程式、資料存取符合Cache的時間、空間局部性6.4.7多執行緒程式設計時，避免falsesharing6.4.8自己管理記憶體動態分配6.4.9隱藏資料搬移時間6.5充分利用編譯器進行最佳化──編譯器：我才是最佳化第一高手6.5.1編譯器的結構──知己知彼，百戰不殆6.5.2編譯器提供了幾級最佳化選項──分級管理6.5.3編譯器會計算常數6.5.4簡單的運算式化簡6.5.5分析公共敘述6.5.6迴圈展開、軟體管線6.5.7自動向量化6.5.8高效的資料組織6.5.9指令平行化6.5.10編譯器更懂處理器──百度更懂中文6.6利用多核心來加速程式──人多力量大6.6.1平行計算6.6.2OpenMPChapter.07SOC──吸星大法7.1SOC大一統時代7.1.1SOC和IP7.1.2SOC市場驅動力7.2IP核心7.2.1CPUIP7.2.2GPUIP7.2.3DSPIP7.2.4VideoEngineIP7.2.5其他IPcore7.2.6總結Chapter.08“芯”路歷程──明明白白我的“芯”8.1邏輯電路基礎──電腦的基本構成8.1.1模擬、數位、邏輯的關係──細微之處探真知8.1.2組合邏輯電路──萬丈高樓平地起8.1.3時序邏輯電路──你在我心中留下了記憶8.1.4微電子技術──微乎微乎，至於無形8.2晶片設計──芯者，國之大事，不可不察也8.2.1人類是怎麼管理複雜事物的8.2.2晶片設計流程8.2.3硬體描述語言──軟硬不分8.2.4邏輯綜合8.2.5硬體描述語言與軟體描述語言的差別8.2.6實體設計8.3晶片製造──點沙成金8.3.1探索微觀世界8.3.2晶片製造流程

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