Descripción
Desde que se publicó la novena edición de este libro, el campo ha experimentado continuas innovaciones y mejoras. En esta nueva edición, trato de capturar estos cambios mientras mantengo una cobertura amplia y completa de todo el campo. Para iniciar este proceso de revisión, la novena edición de este libro fue revisada extensamente por varios profesores que enseñan el tema y por profesionales que trabajan en el campo. El resultado es que, en muchos lugares, la narración se ha aclarado y ajustado, y se han mejorado las ilustraciones. Más allá de estos refinamientos para mejorar la pedagogía y la facilidad de uso, ha habido cambios sustanciales a lo largo del libro. Aproximadamente se ha mantenido la misma organización de capítulos, pero gran parte del material se ha revisado y se ha agregado material nuevo. Los cambios más destacables son los siguientes:
? GPGPU [Computación de propósito general en unidades de procesamiento de gráficos $GPU$]: uno de los nuevos desarrollos más importantes en los últimos años ha sido la adopción generalizada de GPGPU para trabajar en coordinación con las CPU tradicionales para manejar una amplia gama de aplicaciones que involucran grandes arreglos. de datos. Se dedica un nuevo capítulo al tema de las GPGPU.
? Procesadores multinúcleo heterogéneos: el último desarrollo en arquitectura multinúcleo es el procesador multinúcleo heterogéneo. Una nueva sección en el capítulo sobre procesadores multinúcleo analiza los diversos tipos de procesadores heterogéneos multinúcleo.
? Sistemas integrados: la descripción general de los sistemas integrados del Capítulo 1 se revisó y amplió sustancialmente para reflejar el estado actual de la tecnología integrada.
? Microcontroladores: en términos de números, casi todas las computadoras que se usan actualmente son microcontroladores integrados. El tratamiento de los sistemas integrados en el Capítulo 1 ahora incluye la cobertura de los microcontroladores. El microcontrolador ARM Cortex-M3 se utiliza como sistema de ejemplo en todo el texto.
? Computación en la nube: Nuevo en esta edición es una discusión sobre la computación en la nube, con una descripción general en el Capítulo 1 y un tratamiento más detallado en el Capítulo 17.
? Rendimiento del sistema: la cobertura de los problemas de rendimiento del sistema se ha revisado, ampliado y reorganizado para un tratamiento más claro y completo. El capítulo 2 está dedicado a este tema y el problema del rendimiento del sistema surge a lo largo del libro. Prefacio xvi Prefacio
? Memoria flash: la cobertura de la memoria flash se ha actualizado y ampliado, y ahora incluye una discusión sobre la tecnología y la organización de la memoria flash para la memoria interna $Capítulo 5$ y la memoria externa $Capítulo 6$.
? RAM no volátil: Nuevo en esta edición es el tratamiento de tres nuevas e importantes tecnologías de RAM de estado sólido no volátil que ocupan diferentes posiciones en la jerarquía de la memoria: STT-RAM, PCRAM y ReRAM.
? Acceso directo a caché $DCA$: para cumplir con las demandas de procesamiento de protocolo para conexiones de red de muy alta velocidad, Intel y otros fabricantes han desarrollado tecnologías DCA que brindan un rendimiento mucho mayor que los enfoques tradicionales de acceso directo a memoria $DMA$. Como novedad en esta edición, el Capítulo 7 explora DCA con cierto detalle.
? Microarquitectura Intel Core: Al igual que en la edición anterior, la familia Intel x86 se utiliza como un sistema de ejemplo principal en todo el proceso. El tratamiento se ha actualizado para reflejar los sistemas Intel más nuevos, especialmente la microarquitectura Intel Core, que se utiliza tanto en PC como en productos de servidor.
? Problemas de tarea: Se ha ampliado la cantidad de problemas de tarea complementarios, con soluciones, disponibles para la práctica de los estudiantes.
Foreword
Preface
About the Author
PART ONE INTRODUCTION
Chapter 1 Basic Concepts and Computer Evolution
1.1 Organization and Architecture
1.2 Structure and Function
1.3 A Brief History of Computers
1.4 The Evolution of the Intel x86 Architecture
1.5 Embedded Systems
1.6 Arm Architecture
1.7 Cloud Computing
1.8 Key Terms, Review Questions, and Problems
Chapter 2 Performance Issues
2.1 Designing for Performance
2.2 Multicore, Mics, and GPGPUs
2.3 Two Laws that Provide Insight: Ahmdahl's Law and Little's Law
2.4 Basic Measures of Computer Performance
2.5 Calculating the Mean
2.6 Benchmarks and Spec
2.7 Key Terms, Review Questions, and Problems
PART TWO THE COMPUTER SYSTEM
Chapter 3 A Top-Level View of Computer Function and Interconnection
3.1 Computer Components
3.2 Computer Function
3.3 Interconnection Structures
3.4 Bus Interconnection
3.5 Point-to-Point Interconnect
3.6 PCI Express
3.7 Key Terms, Review Questions, and Problems
Chapter 4 Cache Memory
4.1 Computer Memory System Overview
4.2 Cache Memory Principles
4.3 Elements of Cache Design
4.4 Pentium 4 Cache Organization
4.5 Key Terms, Review Questions, and Problems
Appendix 4A Performance Characteristics of Two-Level Memories
Chapter 5 Internal Memory
5.1 Semiconductor Main Memory
5.2 Error Correction
5.3 DDR DRAM
5.4 Flash Memory
5.5 Newer Nonvolatile Solid-State Memory Technologies
5.6 Key Terms, Review Questions, and Problems
Chapter 6 External Memory
6.1 Magnetic Disk
6.2 RAID
6.3 Solid State Drives
6.4 Optical Memory
6.5 Magnetic Tape
6.6 Key Terms, Review Questions, and Problems
Chapter 7 Input/Output
7.1 External Devices
7.2 I/O Modules
7.3 Programmed I/O
7.4 Interrupt-Driven I/O
7.5 Direct Memory Access
7.6 Direct Cache Access
7.7 I/O Channels and Processors
7.8 External Interconnection Standards
7.9 IBM zEnterprise EC12 I/O Structure
7.10 Key Terms, Review Questions, and Problems
Chapter 8 Operating System Support
8.1 Operating System Overview
8.2 Scheduling
8.3 Memory Management
8.4 Intel x86 Memory Management
8.5 Arm Memory Management
8.6 Key Terms, Review Questions, and Problems
PART THREE ARITHMETIC AND LOGIC
Chapter 9 Number Systems
9.1 The Decimal System
9.2 Positional Number Systems
9.3 The Binary System
9.4 Converting Between Binary and Decimal
9.5 Hexadecimal Notation
9.6 Key Terms and Problems
Chapter 10 Computer Arithmetic
10.1 The Arithmetic and Logic Unit
10.2 Integer Representation
10.3 Integer Arithmetic
10.4 Floating-Point Representation
10.5 Floating-Point Arithmetic
10.6 Key Terms, Review Questions, and Problems
Chapter 11 Digital Logic
11.1 Boolean Algebra
11.2 Gates
11.3 Combinational Circuits
11.4 Sequential Circuits
11.5 Programmable Logic Devices
11.6 Key Terms and Problems
PART FOUR THE CENTRAL PROCESSING UNIT
Chapter 12 Instruction Sets: Characteristics and Functions
12.1 Machine Instruction Characteristics
12.2 Types of Operands
12.3 Intel x86 and ARM Data Types
12.4 Types of Operations
12.5 Intel x86 and ARM Operation Types
12.6 Key Terms, Review Questions, and Problems
Appendix 12A Little-, Big-, and Bi-Endian
Chapter 13 Instruction Sets: Addressing Modes and Formats
13.1 Addressing Modes
13.2 x86 and ARM Addressing Modes
13.3 Instruction Formats
13.4 x86 and ARM Instruction Formats
13.5 Assembly Language
13.6 Key Terms, Review Questions, and Problems
Chapter 14 Processor Structure and Function
14.1 Processor Organization
14.2 Register Organization
14.3 Instruction Cycle
14.4 Instruction Pipelining
14.5 The x86 Processor Family
14.6 The ARM Processor
14.7 Key Terms, Review Questions, and Problems
Chapter 15 Reduced Instruction Set Computers
15.1 Instruction Execution Characteristics
15.2 The Use of a Large Register File
15.3 Compiler-Based Register Optimization
15.4 Reduced Instruction Set Architecture
15.5 RISC Pipelining
15.6 MIPS R4000
15.7 SPARC
15.8 RISC versus CISC Controversy
15.9 Key Terms, Review Questions, and Problems
Chapter 16 Instruction-Level Parallelism and Superscalar Processors
16.1 Overview
16.2 Design Issues
16.3 Intel Core Microarchitecture
16.4 ARM Cortex-A8
16.5 ARM Cortex-M3
16.6 Key Terms, Review Questions, and Problems
PART FIVE PARALLEL ORGANIZATION
Chapter 17 Parallel Processing
17.1 Multiple Processor Organizations
17.2 Symmetric Multiprocessors
17.3 Cache Coherence and the MESI Protocol
17.4 Multithreading and Chip Multiprocessors
17.5 Clusters
17.6 Nonuniform Memory Access
17.7 Cloud Computing
17.8 Key Terms, Review Questions, and Problems
Chapter 18 Multicore Computers
18.1 Hardware Performance Issues
18.2 Software Performance Issues
18.3 Multicore Organization
18.4 Heterogeneous Multicore Organization
18.5 Intel Core i7-990X
18.6 ARM Cortex-A15 MPCore
18.7 IBM zEnterprise EC12 Mainframe
18.8 Key Terms, Review Questions, and Problems
Chapter 19 General-Purpose Graphic Processing Units
19.1 Cuda Basics
19.2 GPU versus CPU
19.3 GPU Architecture Overview
19.4 Intel's Gen8 GPU
19.5 When to Use a GPU as a Coprocessor
19.6 Key Terms and Review Questions
PART SIX THE CONTROL UNIT
Chapter 20 Control Unit Operation
20.1 Micro-Operations
20.2 Control of the Processor
20.3 Hardwired Implementation
20.4 Key Terms, Review Questions, and Problems
Chapter 21 Microprogrammed Control
21.1 Basic Concepts
21.2 Microinstruction Sequencing
21.3 Microinstruction Execution
21.4 TI 8800
21.5 Key Terms, Review Questions, and Problems
Appendix A Projects for Teaching Computer Organization and Architecture
A.1 Interactive Simulations
A.2 Research Projects
A.3 Simulation Projects
A.4 Assembly Language Projects
A.5 Reading/Report Assignments
A.6 Writing Assignments
A.7 Test Bank
Appendix B Assembly Language and Related Topics
B.1 Assembly Language
B.2 Assemblers
B.3 Loading and Linking
B.4 Key Terms, Review Questions, and Problems
References
Index
Credits
Consulta los datos bibliográficos principales de esta edición para identificar correctamente el recurso, revisar su autoría y verificar detalles como ISBN, tema, subtema, archivo e idioma.
- Título: Computer Organization and Architecture Designing for Performance
- Autor/es: William Stallings
- Edición: 10ma Edición
- Año de publicación: 2016
- Tipo de archivo: eBook
- Idioma: eBook en Inglés
- ISBN-10: 0134101618
- ISBN-13: 9780134101613
- Subtema: Arquitectura de Computadores
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