计算机体系结构/CPU学习书籍推荐 - 知乎

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收藏于 : 2024-04-10 23:33   被转藏 : 1   

目前是在校本科生,集成电路设计专业,有意向以后从事计算机体系结构和CPU设计方向的工作,因此一直在通过上课、搜集资料来提高自己的知识水平。写这篇文章是想向大家推荐一些自己这一年多以来读过的好书,通过阅读这些书籍,相信大家会对处理器和计算机体系结构有较深的理解。

1、入门读物

清华大学出版社出版的《大话处理器》是一本图文并茂、生动幽默的处理器科普读本,它全面揭秘处理器核心技术,书中充斥的恰当、幽默的类比让人叹为观止。

完全没有了解过处理器的朋友可以首先阅读 《大话处理器》。 这本书的作者万木杨行文幽默,逻辑组织能力强,关注技术的朋友可以在书中找到较为全面的现代处理器的相关常识和关键技术,喜欢看故事的朋友也可以从中获得许多乐趣。读完这本书也许不会让我们懂得如何设计处理器,但是它可以为我们的处理器学习之路打下坚实的基础。

大话处理器

2、基础读物

Hennessy大神和Patterson大神合著的入门圣经 《计算机组成与设计:硬件/软件接口》 ,记住HP两位大神,他们是计算机体系结构领域的开山祖师级人物。

这本书以“精简指令集”为讲解对象,讲解最简单的CPU和稍复杂的CPU的设计原理,并向我们介绍了二进制数计算规则、加法器乘法器除法器设计和存储器等和CPU紧密相关的基础知识。读过这一本书,计算机体系结构就算是入门了。

这本书很厚,HP的软硬件接口实际上承担着很多人的启蒙任务,而HP也深知这一点,所以本书除了向你阐述基本概念之外,还会培养你的硬件思维,这有别于市面上众多照本宣科式的技术类书籍。

计算机组成与设计:硬件/软件接口

软硬件接口这本书很厚,而且稍显繁琐,如果你在看了软硬件接口时感觉到有些困难,那么我将向你推荐南京大学袁春风教授编纂的 《计算机组成与系统结构》

这本书算是中国人自己的硬件/软件接口,书里面图片文字联系紧密,讲解十分精彩和详细周到。书作者袁春风也是国内计算机组成相关领域享有盛名的老师,曾是计算机考研科目408的命题组组长。看这本书的效果我认为不会比看HP的硬件/软件接口差。

计算机组成与系统结构

3、进阶读物

Hennessy和Patterson攥写本书的第一版时,研究生们是在用50000个晶体管组装计算机。今天,仓库级的计算机集群会包含50000个服务器,每个服务器中包含数十个处理器和数十亿个晶体管。计算机体系结构一直在不停地快速发展,而《计算机体系结构:量化研究方法》紧跟它的步伐,每个版本都准确地解释和分析了这一领域激动人心的最新重要思想。

首推HP两位大神的进阶书籍 《计算机体系结构:量化研究方法》 ,很多人把这本书称为计算机体系结构圣经,有的人把它称作宫殿书。不管怎么样,在计算机体系结构领域,如果你没有读过量化研究方法,那你就不能算是合格的体系结构研究者。这本书到目前为止已经出到了第六版,不过第六版的中文译本还没有译出,所以如果读英文书籍有困难的话,也可以先读着第五版。(更新:第六版的中文译本在22年10月出版啦!)

计算机体系结构:量化研究方法

前面说软硬件接口很厚,量化研究方法也是如此,HP两位毕竟是开山鼻祖级大佬,写书的时候很注重“道”的传授,如果读者有点心急,想要快点看到更好玩更实在的东西,那么可以先看 《现代处理器设计——超标量处理器基础》

这本超标量处理器基础是卡内基梅隆大学的教科书,厚度大约是量化研究方法的1/3,关注点在于超标量处理器的设计(不懂的小伙伴可以把它简单理解为现代的高级处理器)。它关心CPU的电路实现方面的知识,但是就我阅读体验而言,如果读者没有相关的积累,这本书的授课速度显然就有点快了。而且这本书是二十年前写成的,作者在书里有一些过时的理论,比如他认为CPU的频率在2010年可以达到10GHz,显然这已经失败了,不过总的来说这本书的内容也非常有营养,适合讲究“术”的同学。

现代处理器设计——超标量处理器基础

最后推荐一本绝版神书—— 《超标量处理器设计》 ,作者姚永斌。这本书比现代处理器设计细致很多,非常关心计算机体系结构里面各种技术的实现和权衡。我说现代处理器设计适合喜欢“术”的同学,但这本超标量处理器设计才是“术”的顶峰,相当于计算机体系结构的独孤九剑,目前我只看了一部分,但已经深深折服于作者的强大实力。尽管这本书是那么强悍,但是它的作者却和扫地僧、风清扬一样,几乎不曾出没江湖,以至于好像没人知道姚永斌究竟是什么人。这本书目前绝版了,不过我们还可以在淘宝上买到影印本。(更新:据称姚永斌现在是奕斯伟riscv研发中心的副总监)

超标量处理器设计

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