《計算機設計與組成軟硬件接口》是計算機體系結構領域的經典教材,中文第四版系統闡述了現代計算機系統的軟硬件協同設計原理。本書深入探討了CPU架構、指令集設計、存儲層次、輸入輸出系統等硬件基礎,同時詳細分析了操作系統、編譯器、應用程序等軟件如何通過接口與硬件交互。
硬件部分重點介紹了RISC-V指令集架構的設計思想,包括流水線技術、緩存一致性協議和虛擬內存管理機制。作者通過MIPS處理器實例,演示了從邏輯門到功能單元的整體設計流程,并結合多核處理器和并行計算架構,展現了硬件對軟件性能的關鍵影響。
軟件接口方面,教材系統地講解了ABI(應用程序二進制接口)、系統調用機制和設備驅動模型。特別強調了軟硬件協同優化的重要性,包括編譯器對指令級的優化、操作系統對硬件資源的調度管理,以及應用程序如何充分利用硬件特性提升執行效率。
第四版新增了云計算架構、人工智能加速器和物聯網設備等現代計算平臺的內容,通過具體的性能分析案例,幫助讀者理解在不同應用場景下軟硬件接口設計的最佳實踐。全書貫穿了從單芯片微控制器到大規模數據中心的設計理念,為讀者構建了完整的計算機系統知識體系。