Sách điện tử về tổ chức và kiến trúc máy tính: Thiết kế hiệu suất (Tập 1)

Online Resources

Preface

About the Author

Chapter 0: Reader’s and Instructor’s Guide

0.1. Outline of the Book

0.2. A Roadmap for Readers and Instructors

0.3. Why Study Computer Organization and Architecture?

0.4. Internet and Web Resources

1. Chapter 1: Introduction

1.1. Organization and Architecture

1.2. Structure and Function

1.3. Key Terms and Review Questions

2. Chapter 2: Computer Evolution and Performance

2.1. A Brief History of Computers

2.2. Designing for Performance

2.3. Multicore, MICs, and GPGPUs

2.4. The Evolution of the Intel x86 Architecture

2.5. Embedded Systems and the ARM

2.8. Key Terms, Review Questions, and Problems

3. Chapter 3: A Top-Level View of Computer Function and Interconnection

3.5. Point-To-Point Interconnect

3.8. Key Terms, Review Questions, and Problems

4. 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. ARM Cache Organization

4.7. Key Terms, Review Questions, and Problems

5. Chapter 5: Internal Memory

5.1. Semiconductor Main Memory

5.3. Advanced DRAM Organization

5.5. Key Terms, Review Questions, and Problems

6. Chapter 6: External Memory

6.3. Solid State Drives

6.7. Key Terms, Review Questions, and Problems

7. Chapter 7: Input/Output

7.5. Direct Memory Access

7.6. I/O Channels and Processors

7.7. The External Interface: Thunderbolt and Inﬁniband

7.8. IBM zEnterprise 196 I/O Structure

7.10. Key Terms, Review Questions, and Problems

8. Chapter 8: Operating System Support

8.1. Operating System Overview

8.4. Pentium Memory Management

8.5. ARM Memory Management

8.7. Key Terms, Review Questions, and Problems

9. 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

9.7. Key Terms and Problems

10. Chapter 10: Computer Arithmetic

10.1. The Arithmetic and Logic Unit

10.4. Floating-Point Representation

10.5. Floating-Point Arithmetic

10.7. Key Terms, Review Questions, and Problems

11. Chapter 11: Digital Logic

11.5. Programmable Logic Devices

11.7. Key Terms and Problems

12. 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

12.7. Key Terms, Review Questions, and Problems

13. Chapter 13: Instruction Sets: Addressing Modes and Formats

13.2. x86 and ARM Addressing Modes

13.4. x86 and ARM Instruction Formats

13.7. Key Terms, Review Questions, and Problems

14. Chapter 14: Processor Structure and Function

14.5. The x86 Processor Family

14.6. The ARM Processor

14.8. Key Terms, Review Questions, and Problems

15. 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

15.8. RISC Versus CISC Controversy

15.10. Key Terms, Review Questions, and Problems

16. Chapter 16: Instruction-Level Parallelism and Superscalar Processors

16.6. Key Terms, Review Questions, and Problems

17. Chapter 17: Parallel Processing

17.1. Multiple Processor Organizations

17.3. Cache Coherence and the MESI Protocol

17.4. Multithreading and Chip Multiprocessors

17.6. Nonuniform Memory Access

17.9. Key Terms, Review Questions, and Problems

18. Chapter 18: Multicore Computers

18.1. Hardware Performance Issues

18.2. Software Performance Issues

18.4. Intel x86 Multicore Organization

18.6. IBM zEnterprise 196 Mainframe

18.8. Key Terms, Review Questions, and Problems

Appendix A: Projects for Teaching Computer Organization and Architecture

Appendix B: Assembly Language and Related Topics

19. Chapter 19: Control Unit Operation

19.2. Control of the Processor

19.5. Key Terms, Review Questions, and Problems

20. Chapter 20: Microprogrammed Control

20.6. Key Terms, Review Questions, and Problems

Glossary

References

Index

I. Tổng quan về sách điện tử về tổ chức và kiến trúc máy tính

Sách điện tử về tổ chức máy tính và kiến trúc máy tính là tài liệu quan trọng cho những ai muốn hiểu rõ về cách thức hoạt động của hệ thống máy tính. Tập 1 của cuốn sách này tập trung vào việc thiết kế hiệu suất, một yếu tố then chốt trong việc phát triển các hệ thống máy tính hiện đại. Cuốn sách không chỉ cung cấp lý thuyết mà còn đi sâu vào các ứng dụng thực tiễn, giúp người đọc nắm bắt được các khái niệm phức tạp một cách dễ dàng.

1.1. Lý do cần nghiên cứu tổ chức và kiến trúc máy tính

Nghiên cứu về tổ chức máy tính giúp hiểu rõ cách mà các thành phần của máy tính tương tác với nhau. Điều này rất quan trọng trong việc tối ưu hóa hiệu suất và khả năng xử lý của hệ thống.

1.2. Các khái niệm cơ bản trong tổ chức và kiến trúc máy tính

Các khái niệm như cấu trúc, chức năng và hiệu suất máy tính là nền tảng để hiểu rõ hơn về cách thiết kế hệ thống. Những khái niệm này sẽ được giải thích chi tiết trong các chương tiếp theo của cuốn sách.

II. Thách thức trong thiết kế hiệu suất máy tính hiện đại

Thiết kế hiệu suất trong kiến trúc máy tính hiện đại đối mặt với nhiều thách thức. Sự phát triển nhanh chóng của công nghệ yêu cầu các nhà thiết kế phải liên tục cập nhật và cải tiến. Các vấn đề như tối ưu hóa hiệu suất và cấu trúc dữ liệu là những yếu tố quan trọng cần được xem xét.

2.1. Vấn đề về tốc độ xử lý và bộ nhớ

Tốc độ xử lý của CPU và tốc độ truy cập bộ nhớ là hai yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệu suất tổng thể của hệ thống. Việc tối ưu hóa giữa hai yếu tố này là một thách thức lớn.

2.2. Sự phát triển của công nghệ đa nhân

Công nghệ đa nhân đã trở thành xu hướng chính trong thiết kế máy tính. Tuy nhiên, việc tối ưu hóa hiệu suất cho các hệ thống đa nhân vẫn còn nhiều vấn đề cần giải quyết.

III. Phương pháp thiết kế hiệu suất trong tổ chức máy tính

Cuốn sách trình bày nhiều phương pháp thiết kế hiệu suất khác nhau, từ việc tối ưu hóa cấu trúc dữ liệu đến việc cải thiện hiệu suất máy tính thông qua các kỹ thuật mới. Những phương pháp này không chỉ giúp cải thiện hiệu suất mà còn giảm thiểu chi phí.

3.1. Tối ưu hóa cấu trúc dữ liệu

Cấu trúc dữ liệu là yếu tố quan trọng trong việc thiết kế hệ thống. Việc lựa chọn cấu trúc dữ liệu phù hợp có thể giúp cải thiện đáng kể hiệu suất của hệ thống.

3.2. Sử dụng công nghệ mới trong thiết kế

Công nghệ như SSD và DRAM mới giúp cải thiện tốc độ truy cập dữ liệu, từ đó nâng cao hiệu suất tổng thể của hệ thống máy tính.

IV. Ứng dụng thực tiễn của thiết kế hiệu suất trong máy tính

Các ứng dụng thực tiễn của thiết kế hiệu suất trong tổ chức máy tính rất đa dạng. Từ các hệ thống nhúng đến các máy chủ lớn, việc áp dụng các nguyên tắc thiết kế hiệu suất có thể mang lại lợi ích lớn cho người dùng.

4.1. Hệ thống nhúng và hiệu suất

Hệ thống nhúng thường yêu cầu hiệu suất cao trong khi vẫn tiết kiệm năng lượng. Việc áp dụng các nguyên tắc thiết kế hiệu suất là rất cần thiết.

4.2. Máy chủ và hiệu suất

Máy chủ cần phải xử lý một lượng lớn dữ liệu trong thời gian ngắn. Thiết kế hiệu suất giúp cải thiện khả năng xử lý và giảm thiểu thời gian chờ.

V. Kết luận và tương lai của tổ chức và kiến trúc máy tính

Tương lai của tổ chức máy tính và kiến trúc máy tính sẽ tiếp tục phát triển với sự xuất hiện của các công nghệ mới. Việc nghiên cứu và áp dụng các nguyên tắc thiết kế hiệu suất sẽ là chìa khóa để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người dùng.

5.1. Xu hướng công nghệ trong tương lai

Công nghệ như trí tuệ nhân tạo và máy học sẽ ảnh hưởng lớn đến thiết kế máy tính trong tương lai. Việc tối ưu hóa hiệu suất sẽ trở nên quan trọng hơn bao giờ hết.

5.2. Tầm quan trọng của nghiên cứu liên tục

Nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực kiến trúc máy tính sẽ giúp cải thiện hiệu suất và khả năng cạnh tranh của các sản phẩm công nghệ.