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大話計(jì)算機(jī)-計(jì)算機(jī)系統(tǒng)底層架構(gòu)原理極限剖析-(全三冊(cè))

大話計(jì)算機(jī)-計(jì)算機(jī)系統(tǒng)底層架構(gòu)原理極限剖析-(全三冊(cè))

作者：冬瓜哥
出版社：清華大學(xué)出版社出版時(shí)間：2019-05-01
開(kāi)本： 16開(kāi) 頁(yè)數(shù)： 1510
中 圖 價(jià):¥328.9(5.5折) 定價(jià)  ¥598.0 登錄后可看到會(huì)員價(jià)
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大話計(jì)算機(jī)-計(jì)算機(jī)系統(tǒng)底層架構(gòu)原理極限剖析-(全三冊(cè)) 版權(quán)信息

大話計(jì)算機(jī)-計(jì)算機(jī)系統(tǒng)底層架構(gòu)原理極限剖析-(全三冊(cè)) 本書(shū)特色


本書(shū)共分為12章。第1章介紹數(shù)字計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)思路，制作一個(gè)按鍵計(jì)算器，在這個(gè)過(guò)程中逐步理解數(shù)字計(jì)
算機(jī)底層原理。第2章在第1章的基礎(chǔ)上，改造按鍵計(jì)算器，實(shí)現(xiàn)能夠按照編好的程序自動(dòng)計(jì)算，并介紹對(duì)應(yīng)的處
理器內(nèi)部架構(gòu)概念。第3章介紹電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展史，包括芯片制造等內(nèi)容。第4章介紹流水線相關(guān)知識(shí)，包括流
水線、分支預(yù)測(cè)、亂序執(zhí)行、超標(biāo)量等內(nèi)容。第5章介紹計(jì)算機(jī)程序架構(gòu)，理解單個(gè)、多個(gè)程序如何在處理器上編
譯、鏈接并*終運(yùn)行的過(guò)程。第6章介紹緩存以及多處理器并行執(zhí)行系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，包括互聯(lián)架構(gòu)、緩存一致性
架構(gòu)的原理和實(shí)現(xiàn)。第7章介紹計(jì)算機(jī)I/O基本原理，包括PCIE、USB、SAS三大I/O體系。第8章介紹計(jì)算機(jī)
是如何處理聲音和圖像的，包括3D渲染和圖形加速原理架構(gòu)和實(shí)現(xiàn)。第9章介紹大規(guī)模并行計(jì)算、超級(jí)計(jì)算機(jī)原
理和架構(gòu)，以及可編程邏輯器件（如FPGA等）的原理和架構(gòu)。第10章介紹現(xiàn)代計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)基本原理和架構(gòu)，
本書(shū)共分為12章。第1章介紹數(shù)字計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)思路，制作一個(gè)按鍵計(jì)算器，在這個(gè)過(guò)程中逐步理解數(shù)字計(jì)
算機(jī)底層原理。第2章在第1章的基礎(chǔ)上，改造按鍵計(jì)算器，實(shí)現(xiàn)能夠按照編好的程序自動(dòng)計(jì)算，并介紹對(duì)應(yīng)的處
理器內(nèi)部架構(gòu)概念。第3章介紹電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展史，包括芯片制造等內(nèi)容。第4章介紹流水線相關(guān)知識(shí)，包括流
水線、分支預(yù)測(cè)、亂序執(zhí)行、超標(biāo)量等內(nèi)容。第5章介紹計(jì)算機(jī)程序架構(gòu)，理解單個(gè)、多個(gè)程序如何在處理器上編
譯、鏈接并*終運(yùn)行的過(guò)程。第6章介紹緩存以及多處理器并行執(zhí)行系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，包括互聯(lián)架構(gòu)、緩存一致性
架構(gòu)的原理和實(shí)現(xiàn)。第7章介紹計(jì)算機(jī)I/O基本原理，包括PCIE、USB、SAS三大I/O體系。第8章介紹計(jì)算機(jī)
是如何處理聲音和圖像的，包括3D渲染和圖形加速原理架構(gòu)和實(shí)現(xiàn)。第9章介紹大規(guī)模并行計(jì)算、超級(jí)計(jì)算機(jī)原
理和架構(gòu)，以及可編程邏輯器件（如FPGA等）的原理和架構(gòu)。第10章介紹現(xiàn)代計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)基本原理和架構(gòu)，
包括內(nèi)存管理、任務(wù)調(diào)度、中斷管理、時(shí)間管理等架構(gòu)原理。第11章介紹現(xiàn)代計(jì)算機(jī)形態(tài)和生態(tài)體系，包括計(jì)算、
網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)方面的實(shí)際計(jì)算機(jī)產(chǎn)品和生態(tài)。第12章介紹機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能底層原理和架構(gòu)實(shí)現(xiàn)。

本書(shū)適合所有IT行業(yè)從業(yè)者閱讀，包括計(jì)算機(jī)（PC/服務(wù)器/手機(jī)/嵌入式）軟硬件及云計(jì)算/大數(shù)據(jù)/人工
智能等領(lǐng)域的研發(fā)、架構(gòu)師、項(xiàng)目經(jīng)理、產(chǎn)品經(jīng)理、銷售、售前。本書(shū)也同樣適合廣大高中生科普之用，另外計(jì)算
機(jī)相關(guān)專業(yè)本科生、碩士生、博士生同樣可以從本書(shū)中獲取與課程教材截然不同的豐富營(yíng)養(yǎng)。

大話計(jì)算機(jī)-計(jì)算機(jī)系統(tǒng)底層架構(gòu)原理極限剖析-(全三冊(cè)) 內(nèi)容簡(jiǎn)介

計(jì)算機(jī)，已經(jīng)無(wú)處不在，你走到任何位置，都會(huì)有成千上萬(wàn)各種類型的“計(jì)算機(jī)”圍繞著你，小到各種移動(dòng)設(shè)備，大到飛機(jī)火車，都是由各種計(jì)算機(jī)控制并運(yùn)轉(zhuǎn)。你可曾想過(guò)這些計(jì)算機(jī)是怎么運(yùn)作的？一個(gè)字節(jié)是怎么產(chǎn)生又是怎么消亡的？網(wǎng)絡(luò)是如何連接一切的？人工智能到底是什么？……
冬瓜哥其人，喜鉆研，擅用與科班教材截然不同的方式把計(jì)算機(jī)原理細(xì)細(xì)分解，娓娓道來(lái)。這本書(shū)如此通俗，以至于假設(shè)當(dāng)代文明毀滅之后，下一個(gè)文明從地殼中找到這本書(shū)，按照書(shū)中所講即可迅速建立起計(jì)算機(jī)體系，極大推動(dòng)下一個(gè)文明的進(jìn)程……

大話計(jì)算機(jī)-計(jì)算機(jī)系統(tǒng)底層架構(gòu)原理極限剖析-(全三冊(cè)) 目錄

開(kāi)篇?苦想計(jì)算機(jī)——以使用者的名義
第1章?電控開(kāi)關(guān)——計(jì)算機(jī)世界的基石
1.1　十余年的迷惑 4
1.2　從1 1=2說(shuō)起 4
1.2.1　用電路實(shí)現(xiàn)1 1=2 6
1.2.2　或門 6
1.2.3　與門 7
1.2.4　非門和與非門 7
1.2.5　異或門 7
1.2.6　1位加法器 8
1.2.7　全手動(dòng)1位加法機(jī) 10
1.2.8　實(shí)現(xiàn)多位加法器 10
1.2.9　電路的時(shí)延 13
1.2.10　新世界的新規(guī)律 13
1.2.11　先行/并行進(jìn)位 14
1.2.12　電路化簡(jiǎn)和變換 15
1.3　我們需要真正可用的計(jì)算器 16
1.3.1　產(chǎn)生記憶 17
1.3.2　解決按鍵問(wèn)題 18
1.3.3　數(shù)學(xué)的懵懂 22
1.3.4　**次理解數(shù)學(xué) 25
1.3.5　**次理解語(yǔ)義 27
1.3.6　七段顯示數(shù)碼管 30
1.3.7　野路子乘法器 31
1.3.8　科班乘法器 35
1.3.9　數(shù)據(jù)交換器Crossbar 36
1.3.10　多媒體聲光按鍵轉(zhuǎn)碼器 39
1.3.11　**次駕馭時(shí)間 41
1.4　信息與信號(hào) 44
1.4.1　錄制和回放 44
1.4.2　振動(dòng)和信號(hào) 49
1.4.3　低通濾波 52
1.4.4　高通濾波 56
1.4.5　帶通濾波 59
1.4.6　帶阻濾波 59
1.4.7　傅里葉變換 59
1.4.8　波動(dòng)與電磁波 60
1.4.9　載波、調(diào)制與頻分復(fù)用 62
1.5　完整的計(jì)算器 68
1.5.1　用時(shí)序控制增強(qiáng)用戶體驗(yàn) 69
1.5.2　用MUX來(lái)實(shí)現(xiàn)Crossbar 71
1.5.3　奇妙的FIFO隊(duì)列 73
1.5.4　同步/異步FIFO 76
1.5.5　全局共享FIFO 77
1.5.6　多路仲裁 78
1.5.7　交換矩陣 79
1.5.8　時(shí)序問(wèn)題的產(chǎn)生與觸發(fā)器 84
1.5.9　擒縱機(jī)構(gòu)與觸發(fā)器 86
1.5.10　擒縱機(jī)構(gòu)與晶振 87
1.5.11　Serdes與MUX/DEMUX 90
1.5.12　計(jì)算離不開(kāi)數(shù)據(jù)傳遞 90
1.5.13　幾個(gè)專業(yè)概念的由來(lái) 91
1.5.13.1?輸入設(shè)備 91
1.5.13.2?輸出設(shè)備 91
1.5.13.3?計(jì)算單元/運(yùn)算器 91
1.5.13.4?控制單元和傳遞通路 91
1.5.13.5?反饋 91
1.5.13.6?運(yùn)算/計(jì)算 94
1.5.13.7?數(shù)據(jù)通路和控制通路 94
1.5.13.8?組合邏輯和時(shí)序邏輯 94
1.5.13.9?寄存器/ Latch/觸發(fā)器/鎖存器 94
1.5.13.10?存儲(chǔ)器 94
1.5.13.11?地址/指針 95
1.5.13.12?寫使能信號(hào) 95
1.6　多功能計(jì)算器 95
算術(shù)邏輯單元 96
第2章?解脫人手——程序控制計(jì)算機(jī)
2.1　從累積計(jì)算說(shuō)起 98
2.2　自動(dòng)執(zhí)行 101
2.2.1　將操作方式的描述轉(zhuǎn)化為指令 102
2.2.2　實(shí)現(xiàn)那只魷魚(yú)——控制通路及部件 104
2.2.3　動(dòng)起來(lái)吧！——時(shí)序通路及部件 108
2.2.4　半自動(dòng)執(zhí)行！——你得推著它跑 112
2.2.5　全自動(dòng)受控執(zhí)行！——不用揚(yáng)鞭自?shī)^蹄！ 113
2.2.6　NOOP指令 115
2.2.7　利用邊沿型觸發(fā)器搭建電路 116
2.2.8　分步圖解指令的執(zhí)行過(guò)程 121
2.2.9　判斷和跳轉(zhuǎn) 123
2.2.10　再見(jiàn)，章魚(yú)先生！ 126
2.3　更高效的執(zhí)行程序 128
2.3.1　利用循環(huán)縮減程序尺寸 128
2.3.2　實(shí)現(xiàn)更多方便的指令 131
2.3.3　多時(shí)鐘周期指令 133
2.3.4　微指令和微碼 136
2.3.5　全局地址空間 138
2.3.6　多端口存儲(chǔ)器 138
2.3.7　多級(jí)緩存與CPU 139
2.3.8　數(shù)據(jù)遍布各處 142
2.3.9　降低數(shù)據(jù)操作粒度 145
2.3.10　取指令/數(shù)據(jù)緩沖加速 147
第3章?開(kāi)關(guān)的進(jìn)化——從機(jī)械到芯片
3.1　從薄鐵片到機(jī)械計(jì)算機(jī) 150
3.1.1　算盤和計(jì)算尺 150
3.1.2　不可編程手動(dòng)機(jī)械十進(jìn)制計(jì)算機(jī) 151
3.1.3　可編程自動(dòng)機(jī)械十進(jìn)制計(jì)算機(jī) 152
3.1.4　可編程自動(dòng)電動(dòng)機(jī)械二進(jìn)制計(jì)算機(jī) 156
3.1.5　可編程自動(dòng)全電動(dòng)二進(jìn)制計(jì)算機(jī) 162
3.2　電子管時(shí)代 166
3.2.1　二極電子管 166
3.2.2　三極電子管 170
3.2.3　AM廣播革命 172
3.2.4　電子管計(jì)算機(jī) 174
3.2.5　石頭會(huì)唱歌 177
3.3　固態(tài)革命——晶體管 179
3.3.1　P/N結(jié)與晶體管 181
3.3.2　場(chǎng)效應(yīng)管（FET） 183
3.3.3　MOSFET 185
3.3.4　cMOS 186
3.3.5　晶體管計(jì)算機(jī) 187
3.4　制造工藝革命——集成電路 190
3.4.1　量產(chǎn)晶體管 190
3.4.2　跟冬瓜哥學(xué)做P/N結(jié)蛋糕 192
3.4.3　提升集成度 196
3.4.4　芯片內(nèi)的深邃世界 197
3.4.5　cMOS集成電路工藝概述 200
3.4.6　cMOS工藝步驟概述 203
3.4.7　cMOS工藝詳細(xì)步驟 206
3.4.7.1　熱氧化 207
3.4.7.2　氮化硅積淀 207
3.4.7.3　淺槽隔離蝕刻 208
3.4.7.4　pMOS和nMOS生成 209
3.4.7.5　觸點(diǎn)電極的生成 213
3.4.7.6　通孔和支撐柱（via）的生成 214
3.4.7.7　**層導(dǎo)線連接 216
3.4.7.8　第二層導(dǎo)線連接 216
3.4.7.9　表面鈍化 217
3.4.8　半導(dǎo)體工藝的瓶頸 220
3.4.8.1　寄生電容 220
3.4.8.2　靜態(tài)/動(dòng)態(tài)功耗 221
3.4.8.3　柵氧厚度和High-K材料 222
3.4.8.4　導(dǎo)線連接和Low-K材料 222
3.4.8.5　驅(qū)動(dòng)能力及時(shí)延 222
3.4.8.6　時(shí)鐘樹(shù) 224
3.4.9　集成電路計(jì)算機(jī) 224
3.4.10　微處理器計(jì)算機(jī) 227
3.4.11　暴力拆解奔三CPU 230
3.5　存儲(chǔ)器：不得不說(shuō)的故事 232
3.5.1　機(jī)械存儲(chǔ)器 233
3.5.1.1　聲波/扭力波延遲線（Delay Line） 233
3.5.1.2　磁鼓存儲(chǔ)器（Drum） 234
3.5.1.3　磁芯存儲(chǔ)器（Core） 235
3.5.2　電子存儲(chǔ)器 238
3.5.2.1　靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（SRAM） 238
3.5.2.2　動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（DRAM） 241
3.5.2.3　Flash閃存 246
3.5.2.4　只讀存儲(chǔ)器（ROM） 248
3.5.3　光存儲(chǔ)器 248
3.5.3.1　光盤是如何存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的 248
3.5.3.2　壓盤與刻盤的區(qū)別 250
3.5.3.3　光盤表面微觀結(jié)構(gòu) 250
3.5.3.4　多層記錄 251
3.5.3.5　激光頭的秘密 251
3.5.3.6　藍(lán)光光盤簡(jiǎn)介 252
3.5.4　不同器件擔(dān)任不同角色 253
3.5.4.1　寄存器和緩存 253
3.5.4.2　主運(yùn)行內(nèi)存/主存 253
3.5.4.3　Scratchpad RAM 254
3.5.4.4　內(nèi)容尋址內(nèi)存CAM/TCAM 254
3.5.4.5　外存 257
第4章?電路執(zhí)行過(guò)程的進(jìn)化——流水線、分支預(yù)測(cè)、亂序執(zhí)行與多發(fā)射
4.1　大話流水線 260
4.1.1　不高興的譯碼器 260
4.1.2　思索流水線 263
4.1.2.1　流水線的本質(zhì)是并發(fā) 263
4.1.2.2?不同時(shí)延的步驟混雜 264
4.1.2.3　大話隊(duì)列 266
4.1.2.4?流水線的應(yīng)用及優(yōu)化 268
4.2　優(yōu)化流水線 270
4.2.1　拆分慢速步驟 270
4.2.2　放置多份慢速部分 272
4.2.3　加入緩沖隊(duì)列 273
4.2.4　圖解五級(jí)流水線指令執(zhí)行過(guò)程 273
4.3　流水線冒險(xiǎn) 273
4.3.1　訪問(wèn)沖突與流水線阻塞 278
4.3.2　數(shù)據(jù)依賴與數(shù)據(jù)前遞 281
4.3.3　跳轉(zhuǎn)冒險(xiǎn)與分支預(yù)測(cè) 285
4.4　指令的動(dòng)態(tài)調(diào)度 293
4.4.1　結(jié)構(gòu)相關(guān)與寄存器重命名 293
4.4.2　保留站與亂序執(zhí)行 295
4.4.3　分步圖解亂序執(zhí)行 297
4.4.4　重排序緩沖與指令順序提交 319
4.5　物理并行執(zhí)行 320
4.5.1　超標(biāo)量和多發(fā)射 320
4.5.2　VLIW超長(zhǎng)指令字 322
4.5.3　SIMD單指令多數(shù)據(jù) 322
4.6　小結(jié) 326
第5章?程序世界——從機(jī)器碼到操作系統(tǒng)
5.1　基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 330
5.1.1?數(shù)組 330
5.1.2　數(shù)據(jù)類型與ASCII碼 331
5.1.3　結(jié)構(gòu)體 333
5.1.4　數(shù)據(jù)怎么擺放很重要 333
5.2　高級(jí)語(yǔ)言 335
5.2.1　簡(jiǎn)單的聲明和賦值 335
5.2.2　編譯和編譯器 336
5.2.3　向編譯器描述數(shù)據(jù)的編排方式 337
5.2.4　高級(jí)語(yǔ)言編程小試牛刀 339
5.2.5　人腦編譯憶苦思甜 341
5.3　浮點(diǎn)數(shù)及浮點(diǎn)運(yùn)算 342
5.3.1　數(shù)值范圍和精度 342
5.3.2　浮點(diǎn)數(shù)的用處和表示方法 343
5.3.3　浮點(diǎn)數(shù)的二進(jìn)制表示 344
5.3.3.1?二進(jìn)制浮點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)十進(jìn)制小數(shù) 344
5.3.3.2?十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)二進(jìn)制浮點(diǎn)數(shù) 345
5.3.3.3?負(fù)指數(shù)和0的表示 346
5.3.3.4?無(wú)窮與非規(guī)格化數(shù)的表示 346
5.3.4　浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算挺費(fèi)勁 347
5.3.5　浮點(diǎn)數(shù)的C語(yǔ)言聲明 349
5.3.6　十六進(jìn)制表示法 349
5.4　程控多媒體計(jì)算機(jī) 350
5.4.1　鍵盤是前提 350
5.4.2　搜索并顯示 351
5.4.3　實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易計(jì)算器 354
5.4.4　錄入和保存 355
5.4.5　簡(jiǎn)易文件系統(tǒng) 356
5.4.6　計(jì)時(shí)/定時(shí) 360
5.4.7　發(fā)聲控制 367
5.4.8　圖像顯示 369
5.4.9　網(wǎng)絡(luò)聊天 372
5.5　程序社會(huì) 376
5.5.1　函數(shù)和調(diào)用 377
5.5.2　設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 381
5.5.3　函數(shù)之間的聯(lián)絡(luò)站 388
5.5.4　庫(kù)和鏈接 397
5.5.4.1?靜態(tài)庫(kù)和靜態(tài)鏈接 399
5.5.4.2?頭文件 404
5.5.4.3?API和SDK 406
5.5.4.4?動(dòng)態(tài)庫(kù)和動(dòng)態(tài)鏈接 409
5.5.4.5?庫(kù)文件/可執(zhí)行文件的格式 410
5.5.5　程序的執(zhí)行和退出 412
5.5.5.1?初步解決地址問(wèn)題 413
5.5.5.2?更好的人機(jī)交互方式 413
5.5.5.3?程序的退出 414
5.5.5.4?使用外部設(shè)備和內(nèi)存 416
5.5.6　多程序并發(fā)執(zhí)行 417
5.5.6.1?利用時(shí)鐘中斷來(lái)切換線程 418
5.5.6.2?更廣泛地使用中斷 421
5.5.6.3?虛擬地址空間與分頁(yè) 421
5.5.6.4?虛擬與現(xiàn)實(shí)的邊界——系統(tǒng)調(diào)用 426
5.5.7　呼喚操作系統(tǒng) 428


第6章?多處理器微體系結(jié)構(gòu)——多核心與緩存
6.1　從超線程到多核心 430
6.1.1　超線程并行 430
6.1.2　多核心/多CPU并行 433
6.1.3　idle線程 434
6.1.4　亂序執(zhí)行還是SMT？ 435
6.1.5　逆超線程？ 436
6.1.6　線程與進(jìn)程 436
6.1.7　多核心訪存基本拓?fù)? 437
6.2　緩存十九式 442
6.2.1　緩存是分級(jí)的 442
6.2.2　緩存是透明的 442
6.2.3　緩存的容量、頻率和延遲 443
6.2.4　私有緩存和共享緩存 443
6.2.5　Inclusive模式和Exclusive模式 444
6.2.6　Dirty標(biāo)記位和Valid標(biāo)記位 444
6.2.7　緩存行 445
6.2.8　全關(guān)聯(lián)/直接關(guān)聯(lián)/組關(guān)聯(lián) 446
6.2.9　用虛擬地址查緩存 451
6.2.10　緩存的同名問(wèn)題 453
6.2.11　緩存的別名問(wèn)題 453
6.2.12　頁(yè)面著色 455
6.2.13　小結(jié)及商用CPU的緩存模式 457
6.2.14　緩存對(duì)寫入操作的處理 458
6.2.15　Load/Stor Queue與Stream Buffer 459
6.2.16　非阻塞緩存與MSHR 460
6.2.17　緩存行替換策略 462
6.2.18　i_Cache/d_Cache/TLB_ Cache 463
6.2.19　對(duì)齊和偽共享 465
6.3　關(guān)聯(lián)起來(lái)，為了一致性 465
6.3.1　Crossbar交換矩陣 466
6.3.2　Ring 472
6.3.3?NoC 475
6.3.4　眾核心CPU 478
6.3.5　多核心程序執(zhí)行過(guò)程回顧 481
6.3.6　在眾核心上執(zhí)行程序 482
6.4　存儲(chǔ)器在網(wǎng)絡(luò)中的分布 484
6.4.1　CPU片內(nèi)訪存網(wǎng)絡(luò)與存儲(chǔ)器分布 487
6.4.2　CPU片外訪存網(wǎng)絡(luò) 489
6.4.2.1　全總線拓?fù)浼澳蠘蚺c北橋 490
6.4.2.2　AMD Athlon北橋 492
6.4.2.3　常用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼癠MA/NUMA 494
6.4.2.4　AMD Opteron北橋 497
6.4.3　參悟全局共享內(nèi)存架構(gòu) 499
6.4.4　訪存網(wǎng)絡(luò)的硬分區(qū) 501
6.5　QPI片間互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)介 502
6.5.1　QPI物理層與同步異步通信原理 503
6.5.2　QPI鏈路層網(wǎng)絡(luò)層和消息層 505
6.5.3　QPI的初始化與系統(tǒng)啟動(dòng) 507
6.5.3.1　鏈路初始化和拓?fù)浒l(fā)現(xiàn) 507
6.5.3.2　系統(tǒng)啟動(dòng) 507
6.5.4　QPI的擴(kuò)展性 509
6.6　基于QPI互聯(lián)的高端服務(wù)器架構(gòu)一覽 510
6.6.1　某32路CPU高端主機(jī) 510
6.6.2　DELLEMC的雙層主板QPI互聯(lián) 511
6.6.3　IBM x3850/3950 X5/X6主機(jī) 511
6.6.4　HP Superdome2主機(jī) 515
6.6.5　Fujitsu PQ2K主機(jī) 518
6.7　理解多核心訪存時(shí)空一致性問(wèn)題 520
6.7.1　訪存空間一致性問(wèn)題 520
6.7.2　訪存時(shí)間一致性問(wèn)題 521
6.7.2.1　延遲到達(dá)導(dǎo)致的錯(cuò)亂 521
6.7.2.2　訪問(wèn)沖突導(dǎo)致的錯(cuò)亂 521
6.7.2.3　提前執(zhí)行導(dǎo)致的錯(cuò)亂 522
6.7.2.4　亂序執(zhí)行導(dǎo)致的錯(cuò)亂 522
6.8　解決多核心訪存時(shí)間一致性問(wèn)題 523
6.8.1　互斥訪問(wèn) 523
6.8.2　讓子彈飛 526
6.8.3　硬件原生保證的基本時(shí)序 527
6.8.4　解決延遲到達(dá)錯(cuò)亂問(wèn)題 529
6.8.5　解決訪問(wèn)沖突錯(cuò)亂問(wèn)題 530
6.8.6　解決提前執(zhí)行測(cè)錯(cuò)亂問(wèn)題 530
6.8.7　解決亂序執(zhí)行錯(cuò)亂問(wèn)題 531
6.8.8　小結(jié) 531
6.9　解決多核心訪存空間一致性問(wèn)題 533
6.9.1　基于總線監(jiān)聽(tīng)的緩存一致性實(shí)現(xiàn) 533
6.9.1.1　Snarfing/Write Sync方式 533
6.9.1.2　Write Invalidate方式 534
6.9.2　推導(dǎo)MESIF狀態(tài)機(jī) 535
6.9.3　MOESI狀態(tài)機(jī) 540
6.9.4　結(jié)合MESIF協(xié)議進(jìn)一步理解鎖和屏障 540
6.9.5　結(jié)合MESIF深刻理解時(shí)序一致性模型 545
6.9.5.1　終極一致性（UC） 545
6.9.5.2　嚴(yán)格一致性（SC） 545
6.9.5.3　順序一致性（SEC） 545
6.9.5.4　處理器一致性（PC） 546
6.9.5.5　弱一致性（WC） 546
6.9.6　緩存行并發(fā)寫優(yōu)化 546
6.9.7　Cache Agent的位置 547
6.9.8　基于共享總線的嗅探過(guò)濾機(jī)制 548
6.9.8.1　bitmap粗略過(guò)濾 549
6.9.8.2　向量bitmap精確過(guò)濾 549
6.9.8.3　布隆過(guò)濾器與散列采樣 550
6.9.8.4　JETTY filter 551
6.9.8.5　流寄存器式過(guò)濾器 553
6.9.8.6　帶計(jì)數(shù)器的SR過(guò)濾器 554
6.9.8.7　藍(lán)色基因/P中的嗅探過(guò)濾器 554
6.9.9　基于分布式訪存網(wǎng)絡(luò)的緩存一致性實(shí)現(xiàn) 555
6.9.9.1　分布式網(wǎng)絡(luò)對(duì)CC機(jī)制的影響 557
6.9.9.2　多級(jí)緩存和多CPU對(duì)CC機(jī)制的影響 558
6.9.9.3?即便無(wú)鎖也要保證一致 558
6.9.10　分布式網(wǎng)絡(luò)下的嗅探過(guò)濾機(jī)制 559
6.9.10.1　在LLC中增設(shè)bitmap向量過(guò)濾片內(nèi)廣播 559
6.9.10.2　Ring網(wǎng)絡(luò)的三種嗅探方式 561
6.9.10.3　增設(shè)遠(yuǎn)程目錄過(guò)濾片外廣播 562
6.9.10.4　利用HA代理片內(nèi)CC事務(wù) 565
6.9.10.5　小結(jié) 569
6.9.10.6　在網(wǎng)絡(luò)路徑上實(shí)施嗅探過(guò)濾 570
6.9.11　緩存一致性實(shí)現(xiàn)實(shí)際案例 571
6.9.11.1　Intel Blackford北橋CC實(shí)現(xiàn) 572
6.9.11.2　AMD Opteron 800平臺(tái)CC實(shí)現(xiàn) 573
6.9.11.3　北橋與NC（Node Controller） 575
6.9.11.4　Horus NC實(shí)現(xiàn) 576
6.9.11.5　SGI Origin 2000 NC實(shí)現(xiàn) 580
6.9.11.6　IBM PERCS超級(jí)計(jì)算機(jī)中的NC 583
6.9.11.7　Intel CPU在QPI網(wǎng)絡(luò)下的CC實(shí)現(xiàn) 585
6.9.11.8　小結(jié) 588
第7章?計(jì)算機(jī)I/O子系統(tǒng)
7.1　計(jì)算機(jī)I/O的基本套路 593
7.1.1　Programmed IO Polling模式 593
7.1.2　DMA 中斷模式 598
7.1.3　DMA與緩存一致性 600
7.1.4　Scatter/Gather List（SGL） 601
7.1.5　使用隊(duì)列提升I/O性能 601
7.1.6　固件/Firmware 604
7.1.6.1?固件與OS的區(qū)別與聯(lián)系 605
7.1.6.2?固件的層次 605
7.1.6.3?固件的格式 605
7.1.6.4?固件存在哪 605
7.1.6.5?固件如何加載運(yùn)行 606
7.1.7　網(wǎng)絡(luò)I/O基本套路 606
7.1.8　接入更多外部設(shè)備 610
7.1.9　一臺(tái)完整計(jì)算機(jī)的全貌 614
7.2　中斷處理 616
7.3　網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng) 619
7.3.1　OSI七層標(biāo)準(zhǔn)模型 620
7.3.1.1?應(yīng)用層 620
7.3.1.2?表示層 620
7.3.1.3?會(huì)話層 621
7.3.1.4?傳輸層 621
7.3.1.5?網(wǎng)絡(luò)層 624
7.3.1.6?鏈路層 626
7.3.1.7?物理層 627
7.3.1.8?傳送層 627
7.3.1.9?小結(jié) 629
7.3.2　底層信號(hào)處理系統(tǒng) 630
7.3.2.1?AC耦合電容及N/Mbit編碼 630
7.3.2.2?加擾的作用 634
7.3.2.3?各種線路編碼 636
7.3.2.4?各種模擬調(diào)制技術(shù) 637
7.3.2.5?頻譜寬度與比特率 641
7.3.2.6?數(shù)字信號(hào)處理與數(shù)字濾波 646
7.3.3　以太網(wǎng)——高速通用非訪存式后端外部網(wǎng)絡(luò) 647
7.3.3.1?以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層 647
7.3.3.2?以太網(wǎng)的鏈路層和物理層 652
7.3.3.3?以太網(wǎng)I/O控制器 652
7.4　典型I/O網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)介 652
7.4.1?PCIE——高速通用訪存式前端I/O網(wǎng)絡(luò) 654
7.4.1.1?PCI網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼皵?shù)據(jù)收發(fā)過(guò)程 654
7.4.1.2?PCI設(shè)備的配置空間 656
7.4.1.3?PCI設(shè)備的枚舉和配置 658
7.4.1.4?PCI設(shè)備寄存器的物理地址分配和路由 663
7.4.1.5?中期小結(jié) 664
7.4.1.6?PCIE網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼皵?shù)據(jù)收發(fā)過(guò)程 665
7.4.1.7?PCIE網(wǎng)絡(luò)的層次模型 669
7.4.1.8?NTB非透明橋 685
7.4.1.9?PCIE Switch內(nèi)部 692
7.4.1.10?在PCIE網(wǎng)絡(luò)中傳遞消息 697
7.4.1.11?在PCI網(wǎng)絡(luò)中傳遞中斷信號(hào) 698
7.4.1.12?在PCIE網(wǎng)絡(luò)中傳遞中斷信號(hào) 700
7.4.1.13?MSI/MIS-X中斷方式 701
7.4.1.14?PCIE體系中的驅(qū)動(dòng)程序?qū)哟? 706
7.4.1.15?小結(jié) 708
7.4.2　USB——中速通用非訪存式后端I/O網(wǎng)絡(luò) 709
7.4.2.1?USB網(wǎng)絡(luò)的基本拓?fù)? 712
7.4.2.2?USB設(shè)備的枚舉和配置 714
7.4.2.3?USB網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧 719
7.4.2.4?USB網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)包傳送 722
7.4.2.5?USB網(wǎng)絡(luò)的層次模型 728
7.4.2.6?小結(jié) 729
7.4.3　SAS——高速專用非訪存式后端I/O網(wǎng)絡(luò) 730
7.4.3.1?SAS網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼霸O(shè)備編號(hào)規(guī)則 733
7.4.3.2?SAS網(wǎng)絡(luò)中的Order Set一覽 734
7.4.3.3?SAS的鏈路初始化和速率協(xié)商 734
7.4.3.4?SAS網(wǎng)絡(luò)的初始化與設(shè)備枚舉 743
7.4.3.5?SAS和SCSI的Host端協(xié)議棧 753
7.4.3.6?形形色色的登記表 761
7.4.3.7?SAS網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸方式 778
7.4.3.8?SAS網(wǎng)絡(luò)的層次模型 783
7.4.3.9?SAS控制器內(nèi)部架構(gòu) 789
7.4.3.10?SAS SXP內(nèi)部架構(gòu) 797
7.5　本章小結(jié) 797
第8章?繪聲繪色——計(jì)算機(jī)如何處理聲音和圖像
8.1　聲音處理系統(tǒng) 802
8.1.1　讓蜂鳴器說(shuō)話 802
8.1.2　音樂(lè)是可以被勾兌出來(lái)的 803
8.1.2.1?可編程音符生成器PSG 804
8.1.2.2?音樂(lè)合成器 805
8.1.2.3?FM合成及波表合成 809
8.1.3　聲卡發(fā)展史及架構(gòu)簡(jiǎn)析 812
8.1.4　與發(fā)聲控制相關(guān)的Host端角色 817
8.1.5　讓計(jì)算機(jī)成為演奏家 832
8.1.6　獨(dú)立聲卡的沒(méi)落 832
8.2　圖形處理系統(tǒng) 842
8.2.1　用聲音來(lái)畫圖 846
8.2.2　文字模式 849
8.2.2.1?向量文本模式顯示 849
8.2.2.2?用ROM存放字形庫(kù) 852
8.2.2.3?點(diǎn)陣文字顯示模式 852
8.2.2.4?單色顯示適配器 855
8.2.2.5?點(diǎn)陣作圖與ASCII Art 856
8.2.3　圖形模式 857
8.2.3.1?Color Graphics Adapter（CGA） 857
8.2.3.2?Enhanced Graphics Adapter（EGA） 860
8.2.3.3?Video BIOS ROM的引入 861
8.2.3.4?Video Graphics Array（VGA） 863
8.2.3.5?VGA的后續(xù) 864
8.2.3.6?當(dāng)代顯卡的圖形和文字模式 864
8.2.4　2D圖形及其渲染流程 864
8.2.4.1?2D圖形加速卡PGC 866
8.2.4.2?2D圖形模型的準(zhǔn)備 872
8.2.4.3?對(duì)模型進(jìn)行渲染 874
8.2.4.4?矢量圖和bitmap 875
8.2.4.5?頂點(diǎn)、索引和圖元 876
8.2.4.6?2D圖形動(dòng)畫 876
8.2.4.7?坐標(biāo)変換及矩陣運(yùn)算 878
8.2.4.8?2D圖形渲染流程小結(jié) 880
8.2.4.9?2D繪圖庫(kù)以及渲染加速 880
8.2.5　3D圖形模型和表示方法 885
8.2.5.1?3D模型的表示 886
8.2.5.2?頂點(diǎn)的4個(gè)基本屬性 889
8.2.6　3D圖形渲染流程 893
8.2.6.1?頂點(diǎn)坐標(biāo)變換階段/Vertex Transform 893
8.2.6.2?頂點(diǎn)光照計(jì)算階段/Vertex Lighting 897
8.2.6.3?柵格化階段/Rasterization 899
8.2.6.4?像素著色階段/Pixel Shading 900
8.2.6.5?遮擋判斷階段/Testing 909
8.2.6.6?混合及后處理階段/Blending 914
8.2.6.7?3D渲染流程小結(jié) 914
8.2.7　典型的3D渲染特效簡(jiǎn)介 915
8.2.7.1?法線貼圖（Normal Map） 916
8.2.7.2?曲面細(xì)分與置換貼圖（Tessellation） 920
8.2.7.3?視差/位移貼圖（Parallax Map） 922
8.2.7.4?物體投影（Shadow） 925
8.2.7.5?抗鋸齒（Anti-Aliasing） 926
8.2.7.6?光照控制紋理（Light Mapping） 931
8.2.7.7?紋理動(dòng)畫（Texture Animation） 934
8.2.8　當(dāng)代3D游戲制作過(guò)程 936
8.2.9　3D圖形加速渲染 937
8.2.9.1?3D圖形渲染管線回顧 939
8.2.9.2?固定渲染管線3D圖形加速 940
8.2.9.3?可編程渲染管線3D圖形加速 943
8.2.9.4?Unified可編程3D圖形加速 955
8.2.9.5?深入AMD R600 GPU內(nèi)部執(zhí)行流程 955
8.2.10　3D繪圖API 及軟件棧 963
8.2.10.1?GPU內(nèi)核態(tài)驅(qū)動(dòng)及命令的下發(fā) 965
8.2.10.2?GPU用戶態(tài)驅(qū)動(dòng)及命令的翻譯 966
8.2.10.3?久違了OpenGL與Direct3D 969
8.2.10.4?Windows圖形軟件棧 973
8.2.11　3D圖形加速卡的輝煌時(shí)代 974
8.2.11.1?街機(jī)/家用機(jī)/手機(jī)上的GPU 974
8.2.11.2?SGI Onyx超級(jí)圖形加速工作站 978
8.2.11.3?S3 ViRGE時(shí)代 979
8.11.2.4?3dfx Voodoo時(shí)代 980
8.2.11.5?Nvidia和ATI時(shí)代 985
8.3　結(jié)語(yǔ)和期盼 991

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大話計(jì)算機(jī)-計(jì)算機(jī)系統(tǒng)底層架構(gòu)原理極限剖析-(全三冊(cè)) 作者簡(jiǎn)介

冬瓜哥（張冬），現(xiàn)任某半導(dǎo)體公司系統(tǒng)架構(gòu)師，喜鉆研，著有《大話存儲(chǔ)》系列圖書(shū)。

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