Ebook Tổ Chức và Thiết Kế Máy Tính: Giao Diện Phần Cứng và Phần Mềm - Phiên Bản ARM

• Tác giả: David A. Patterson
• Trường học: University of California, Berkeley
• Chuyên ngành: Computer Science
• Đề tài: Giao Diện Phần Cứng và Phần Mềm
• Loại tài liệu: textbook
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Cambridge

• Preface
• 1. CHAPTERS 1 Computer Abstractions and Technology
• 1.2. Eight Great Ideas in Computer Architecture
• 1.3. Below Your Program
• 1.4. Under the Covers
• 1.5. Technologies for Building Processors and Memory
• 1.7. The Power Wall
• 1.8. The Sea Change: The Switch from Uniprocessors to Multiprocessors
• 1.9. Real Stuff: Benchmarking the Intel Core i7
• 1.10. Fallacies and Pitfalls
• 1.12. Historical Perspective and Further Reading
• 1.13. Exercises
• 2. 2 Instructions: Language of the Computer
• 2.2. Operations of the Computer Hardware
• 2.3. Operands of the Computer Hardware
• 2.4. Signed and Unsigned Numbers
• 2.5. Representing Instructions in the Computer
• 2.7. Instructions for Making Decisions
• 2.8. Supporting Procedures in Computer Hardware
• 2.9. Communicating with People
• 2.10. LEGv8 Addressing for Wide Immediates and Addresses
• 2.11. Parallelism and Instructions: Synchronization
• 2.12. Translating and Starting a Program
• 2.13. A C Sort Example to Put it All Together
• 2.14. Arrays versus Pointers
• 2.15. Advanced Material: Compiling C and Interpreting Java
• 2.16. Real Stuff: MIPS Instructions
• 2.17. Real Stuff: ARMv7 (32-bit) Instructions
• 2.18. Real Stuff: x86 Instructions
• 2.19. Real Stuff: The Rest of the ARMv8 Instruction Set
• 2.20. Fallacies and Pitfalls
• 2.22. Historical Perspective and Further Reading
• 2.23. Exercises
• 3. 3 Arithmetic for Computers
• 3.2. Addition and Subtraction
• 3.6. Parallelism and Computer Arithmetic: Subword Parallelism
• 3.7. Real Stuff: Streaming SIMD Extensions and Advanced Vector Extensions in x86
• 3.8. Real Stuff: The Rest of the ARMv8 Arithmetic Instructions
• 3.9. Going Faster: Subword Parallelism and Matrix Multiply
• 3.10. Fallacies and Pitfalls
• 3.12. Historical Perspective and Further Reading
• 3.13. Exercises
• 4. 4 The Processor
• 4.2. Logic Design Conventions
• 4.4. A Simple Implementation Scheme
• 4.5. An Overview of Pipelining
• 4.6. Pipelined Datapath and Control
• 4.7. Data Hazards: Forwarding versus Stalling
• 4.10. Parallelism via Instructions
• 4.11. Real Stuff: The ARM Cortex-A53 and Intel Core i7 Pipelines
• 4.12. Going Faster: Instruction-Level Parallelism and Matrix Multiply
• 4.13. Advanced Topic: An Introduction to Digital Design Using a Hardware Design Language to Describe and Model a Pipeline and More Pipelining Illustrations
• 4.14. Fallacies and Pitfalls
• 4.16. Historical Perspective and Further Reading
• 4.17. Exercises
• 5. 5 Large and Fast: Exploiting Memory Hierarchy
• 5.3. The Basics of Caches
• 5.4. Measuring and Improving Cache Performance
• 5.5. Dependable Memory Hierarchy
• 5.8. A Common Framework for Memory Hierarchy
• 5.9. Using a Finite-State Machine to Control a Simple Cache
• 5.10. Parallelism and Memory Hierarchy: Cache Coherence
• 5.11. Parallelism and Memory Hierarchy: Redundant Arrays of Inexpensive Disks
• 5.12. Advanced Material: Implementing Cache Controllers
• 5.13. Real Stuff: The ARM Cortex-A53 and Intel Core i7 Memory Hierarchies
• 5.14. Real Stuff: The Rest of the ARMv8 System and Special Instructions
• 5.15. Going Faster: Cache Blocking and Matrix Multiply
• 5.16. Fallacies and Pitfalls
• 5.18. Historical Perspective and Further Reading
• 5.19. Exercises
• 6. 6 Parallel Processors from Client to Cloud
• 6.2. The Difficulty of Creating Parallel Processing Programs
• 6.3. SISD, MIMD, SIMD, SPMD, and Vector
• 6.5. Multicore and Other Shared Memory Multiprocessors
• 6.6. Introduction to Graphics Processing Units
• 6.7. Clusters, Warehouse Scale Computers, and Other Message-Passing Multiprocessors
• 6.8. Introduction to Multiprocessor Network Topologies
• 6.9. Communicating to the Outside World: Cluster Networking
• 6.10. Multiprocessor Benchmarks and Performance Models
• 6.11. Real Stuff: Benchmarking and Rooflines of the Intel Core i7 960 and the NVIDIA Tesla GPU
• 6.12. Going Faster: Multiple Processors and Matrix Multiply
• 6.13. Fallacies and Pitfalls
• 6.15. Historical Perspective and Further Reading
• 6.16. Exercises
• APPENDIX A The Basics of Logic Design
• Index
• Glossary
• Further Reading

I. Tổng quan về Sách Hướng Dẫn Tổ Chức và Thiết Kế Máy Tính ARM

Sách Hướng Dẫn Tổ Chức và Thiết Kế Máy Tính: Giao Diện Phần Cứng và Phần Mềm - Phiên Bản ARM là một tài liệu quan trọng cho những ai muốn hiểu sâu về cấu trúc máy tính. Tác phẩm này không chỉ cung cấp kiến thức cơ bản mà còn cập nhật những xu hướng mới nhất trong thiết kế máy tính. Đặc biệt, phiên bản ARM mang đến cái nhìn toàn diện về cách mà phần cứng và phần mềm tương tác với nhau.

1.1. Nội dung chính của sách và đối tượng độc giả

Sách này hướng đến sinh viên, giảng viên và các chuyên gia trong lĩnh vực công nghệ thông tin. Nội dung bao gồm các khái niệm cơ bản về thiết kế máy tính, giao diện phần cứng và phần mềm, cùng với các ví dụ thực tiễn.

1.2. Tại sao chọn phiên bản ARM cho nghiên cứu

Phiên bản ARM được chọn vì tính phổ biến và hiệu suất cao trong các thiết bị di động và nhúng. Nó cung cấp cái nhìn sâu sắc về cách tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm năng lượng trong thiết kế phần cứng.

II. Những thách thức trong thiết kế máy tính hiện đại

Thiết kế máy tính hiện đại đối mặt với nhiều thách thức, từ việc tối ưu hóa hiệu suất đến việc giảm thiểu tiêu thụ năng lượng. Các vấn đề như sự tương tác giữa phần cứng và phần mềm, cũng như sự phát triển của công nghệ đa nhân, là những yếu tố quan trọng cần xem xét.

2.1. Vấn đề hiệu suất trong thiết kế máy tính

Hiệu suất máy tính ngày càng trở thành một yếu tố quyết định trong thiết kế. Các nhà thiết kế cần phải cân nhắc giữa tốc độ xử lý và khả năng tiêu thụ năng lượng để đạt được hiệu quả tối ưu.

2.2. Tác động của công nghệ đa nhân đến thiết kế

Công nghệ đa nhân đã thay đổi cách mà phần mềm được phát triển. Các lập trình viên cần hiểu rõ về cách tối ưu hóa mã nguồn để tận dụng tối đa khả năng của các bộ xử lý đa nhân.

III. Phương pháp thiết kế máy tính hiệu quả với ARM

Để thiết kế máy tính hiệu quả, việc áp dụng các phương pháp tối ưu hóa là rất cần thiết. Phiên bản ARM cung cấp nhiều công cụ và kỹ thuật giúp cải thiện hiệu suất và tiết kiệm năng lượng.

3.1. Kỹ thuật lập trình ARM cho hiệu suất cao

Lập trình ARM yêu cầu các kỹ thuật đặc biệt để tối ưu hóa mã nguồn. Việc sử dụng các lệnh ARM một cách hiệu quả có thể giúp tăng tốc độ xử lý và giảm thiểu tiêu thụ năng lượng.

3.2. Tối ưu hóa giao diện phần cứng và phần mềm

Sự tương tác giữa phần cứng và phần mềm là rất quan trọng. Các nhà thiết kế cần phải đảm bảo rằng phần mềm có thể khai thác tối đa khả năng của phần cứng ARM để đạt được hiệu suất tốt nhất.

IV. Ứng dụng thực tiễn của thiết kế máy tính ARM

Thiết kế máy tính ARM đã được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, từ thiết bị di động đến máy chủ. Những ứng dụng này không chỉ cải thiện hiệu suất mà còn giúp tiết kiệm năng lượng.

4.1. Ứng dụng trong thiết bị di động

ARM là nền tảng chính cho hầu hết các thiết bị di động hiện nay. Thiết kế tối ưu giúp tăng cường hiệu suất và kéo dài thời gian sử dụng pin.

4.2. Ứng dụng trong máy chủ và điện toán đám mây

Các máy chủ sử dụng ARM đang trở thành xu hướng mới trong điện toán đám mây. Chúng cung cấp hiệu suất cao với mức tiêu thụ năng lượng thấp, phù hợp với nhu cầu ngày càng tăng của các dịch vụ trực tuyến.

V. Kết luận và tương lai của thiết kế máy tính ARM

Thiết kế máy tính ARM đang trên đà phát triển mạnh mẽ. Với sự gia tăng của các thiết bị thông minh và nhu cầu về hiệu suất cao, tương lai của ARM hứa hẹn sẽ rất tươi sáng.

5.1. Xu hướng phát triển trong thiết kế máy tính

Các xu hướng như trí tuệ nhân tạo và Internet of Things (IoT) đang thúc đẩy sự phát triển của thiết kế máy tính ARM. Những công nghệ này yêu cầu hiệu suất cao và tiết kiệm năng lượng.

5.2. Tầm quan trọng của nghiên cứu và phát triển

Nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực thiết kế máy tính ARM sẽ tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện hiệu suất và khả năng tương tác giữa phần cứng và phần mềm.