计算机科学丛书：计算机存储与外设 pdf下载

　　《计算机科学丛书：计算机存储与外设》由资深的计算机体系结构教育家Alan Clements博士编写，原书名为《计算机体系结构：原理与演变》（Computer Organization＆Architecture：Themes and Variations），书中不仅覆盖单机系统的组成原理和系统结构的各个方面，还包括计算机的性能评价方法以及多发射、粗粒度并行等内容、作者希望《计算机科学丛书：计算机存储与外设》能够适合电子工程（EE）、电子与计算机工程（ECE）、计算机科学（CS）等不同专业的教学需要。、书中围绕基本概念、指令集体系结构、处理器组成和能效、存储与外设以及处理器级并行等五个核心问题将这些内容有条不紊地组织在一起，以便满足不同专业的教学需要。
　　中文版引进的时候综合考虑国内高校“计算机组成与结构”或类似课程的教学目标以及我们对《计算机科学丛书：计算机存储与外设》的定位，对原书进行了适当裁剪和重新组合，分为两册：《计算机组成原理》和《计算机存储与外设》。
　　《计算机科学丛书：计算机存储与外设》即为《计算机存储与外设》，涵盖原书第四部分，共4章，主要讲述计算机系统中的存储器、总线和输入／输出等内容。

　　艾伦·克莱门茨（Alan Clements）国际著名的计算机体系结构教育的推动者和践行者。他于1997年获得英国拉夫堡大学（Loughborough University）博士学位，随后加入提赛德大学（University of Teesside）计算机科学系。在20世纪70～80年代，他编写了两本计算机体系结构领域的重要教材：《计算机硬件原理》（The Principles of Computer Hardware）和《微处理器系统设计》（Microprocessor Systems Design）。
　　2001年，他担任了计算机学会国际学生竞赛（CSIDC）主席，并于同年获得英国国家教学奖（National Teaching Fellowship）。由于在计算机体系结构教育方面的贡献，他于2002年获得IEEECS本科教学奖，2006年获得IEEECS泰勒布斯教育奖（Taylor L.Booth award）。2009年被选为IEEEFellow.，他在IEEE计算机学会担任了多个职务，并积极参加课程体系设计，撰写了关于未来计算机体系结构教育的论文，参加了CS/ACM2001计算课程体系的编写和制定工作。2010年Alan Clements从全职教学岗位退休。

出版者的话
译者序
前言
本书导读
作者简介
第1章　Cache存储器和虚拟存储器
1．1　Cache存储器概述
1．1．1　Cache存储器的结构
1．2　Cache存储器的性能
1．3　Cache的组织
1．3．1　全相联映射Cache
1．3．2　直接映射Cache
1．3．3　组相联Cache
1．3．4　伪相联、Victim、Annex和Trace Cache
1．4　Cache设计中要考虑的因素
1．4．1　物理Cache和逻辑Cache
1．4．2　Cache电气特性
1．4．3　Cache一致性
1．4．4　块大小
1．4．5　取指策略
1．4．6　多级Cache
1．4．7　指令和数据Cache
1．4．8　写Cache
1．5　虚拟存储器和存储器管理
1．5．1　存储器管理
1．5．2　虚拟存储器
本章小结
习题

第2章　主存储器
2．1　简介
2．1．1　存储系统的原理和参数
2．1．2　存储层次
2．2　主存储器
2．2．1　SRAM
2．2．2　交叉存储器
2．3　DRAM
2．3．1　DRAM时序
2．3．2　DRAM技术的发展
2．4　只读存储器系列
2．4．1　EPROM系列
2．5　新兴的非易失性技术
2．5．1　铁电迟滞
2．5．2　MRAM——磁阻随机访问存储器
2．5．3　双向存储器
本章小结
习题

第3章　二级存储器
3．1　磁盘驱动器
3．2　磁性和数据存储
3．2．1　读/写头
3．2．2　磁记录密度的极限
3．2．3　磁盘数据记录原理
3．3　磁盘上的数据组织
3．3．1　磁道和扇区
3．3．2　磁盘参数和性能
3．3．3　SMART技术
3．4　安全存储和RAID系统
3．5　固态盘
3．6　磁带
3．7　光学存储技术
3．7．1　数字音频
3．7．2　从CD中读取数据
3．7．3　底层数据编码
3．7．4　可记录光盘
3．7．5　DVD
3．7．6　蓝光
本章小结
习题

第4章　输入/输出
4．1　I/O的基本原理
4．1．1　外围设备寄存器寻址机制
4．1．2　外围设备访问和总线宽度
4．2　数据传输
4．2．1　开环数据传输
4．2．2　闭环数据传输
4．2．3　缓冲数据
4．3　I/O策略
4．3．1　程序控制I/O
4．3．2　中断驱动I/O
4．3．3　直接存储器访问
4．4　I/O系统的性能
4．5　总线
4．5．1　总线结构和拓扑
4．5．2　总线的结构
4．6　总线仲裁
4．6．1　本地化仲裁和VMEbus
4．6．2　分布式仲裁
4．7　PCI和PCIe总线
4．7．1　PCI总线
4．7．2　PCIe总线
4．7．3　CardBus、PC卡和ExpressCard
4．8　SCSI和SAS接口
4．9　串行接口总线
4．9．1　以太网
4．9．2　FireWire 1394串行总线
4．9．3　USB
本章小结
习题
参考文献

　　21世纪是科学和技术奇迹频出的时代。计算机已经做到了人们期望它做到的一切——甚至更多。生物工程解开了细胞的秘密，使科学家能够合成10年前无法想象的新药。纳米技术让人们有机会窥探微观世界，将计算机革命与原子工程结合在一起创造出的纳米机器人，也许有一天能够植入人体，修复人体内部的创伤。普适计算带来了手机、MP3播放器和数码相机，使人们彼此之间能够通过Internet保持联系。计算机是几乎所有现代技术的核心。本书将阐述计算机是如何工作的。
　　从20世纪50年代起大学就开始教授这门被称为计算的学科了。一开始，大型机主导了计算，这个学科包括对计算机本身、控制计算机的操作系统、语言和它们的编译器、数据库以及商业计算等的研究。此后，计算的发展呈指数增长，到现在已包含多个不同的领域，任何一所大学都不可能完全覆盖这些领域。人们不得不将注意力集中在计算的基本要素上。这一学科的核心在于机器本身：计算机。当然，作为一个理论概念，计算可以脱离计算机而独立存在。实际上，在20世纪三四十年代计算机革命开始之前，人们已经进行了相当多的关于计算机的科学理论基础的研究工作。然而，计算在过去40年里的发展方式与微处理器的崛起紧密联系在一起。如果人们无法拥有价格非常便宜的计算机，Internet也无法按照它已有的轨迹取得成功。
　　由于计算机本身对计算的发展及其发展方向产生了巨大影响，在计算的课程体系中包含一门有关计算机如何工作的课程是非常合理的。大学里计算机科学或计算机工程方向的培养方案中都会有这样一门课程。实际上，专业和课程的认证机构都将计算机体系结构作为一项核心要求。比如，计算机体系结构就是IEEE计算机协会和ACM联合发布的计算学科课程体系的中心内容。
　　介绍计算机具体体现与实现的课程有各种各样的名字。有人将它们叫作硬件课，有人管它们叫作计算机体系结构，还有人把它们叫作计算机组成（以及它们之间的各种组合）。本书用计算机体系结构表示这门研究计算机设计方法和运行方式的课程。当然，我会解释为什么这门课程有那么多不同的名字，并会指出可以用不同的方式来看待计算机。
　　与计算机科学的所有领域一样，计算机体系结构也随着指令集设计、指令级并行（ILP）、Cache缓存技术、总线系统、猜测执行、多核计算等技术的发展而飞速进步。本书将讨论所有这些话题。
　　计算机体系结构是计算机科学的基石。例如，计算机性能在今天的重要性超过了以往任何时候，为了做出最佳选择，即便是那些购买个人电脑的用户也必须了解计算机系统的结构。