Struktura organizacyjna i architektura systemów komputerowych - Helion

Autor: Linda Null, Julia Lobur
Tytuł oryginału: The Essentials of Computer Organization and Architecture
Tłumaczenie: Michał Dadan (wstęp, rozdz. 1-5), Piotr Pilch (rozdz. 6-10), Andrzej Grażyński (rozdz. 11, dod. A-C)
ISBN: 83-7361-430-3
stron: 672, Format: B5, okładka: twarda
Data wydania: 2004-06-30
Księgarnia: Helion

Cena książki: 69,00 zł

Pobierz fragment książki » Osoby, które kupiły tę książkę, wybierały także »

Tagi: Inne - Programowanie

Komputery już dawno stały się zjawiskiem powszechnym i nie są już traktowane jak magiczne skrzynki. Praktycznie wszyscy znają już możliwości ich praktycznego wykorzystania. W dobie intuicyjnych systemów operacyjnych, technologii plug-and-play i postępującego uproszczenia wszelkich operacji związanych z komputerami wiedza o architekturze i organizacji systemów komputerowych może wydawać się potrzebna jedynie wąskiej grupie specjalistów-sprzętowców. Jest jednak inaczej. Ogólna znajomość tego, co kryje się pod "maską" komputera potrzebna jest każdemu użytkownikowi komputera. Dzięki niej programista zrozumie, z czego wynikają błędy w działaniu programu, twórca systemów czasu rzeczywistego zoptymalizuje wykorzystanie procesora przez system, a osoba decydująca się na zakup nowego sprzętu we właściwy sposób zinterpretuje "obiektywne" testy przytaczane przez producentów w materiałach reklamowych.

Struktura organizacyjna i architektura systemów komputerowych to przystępne omówienie organizacji i architektury współczesnych komputerów. Książka, stworzona zgodnie z założeniami komitetu ACM-IEEE Computing Curricula 2001, nadaje się idealnie jako podręcznik dla kursu wprowadzającego w tą tematykę. Zawarte w niej zagadnienia zilustrowane są licznymi przykładami zaczerpniętymi z rzeczywistego świata, co dodatkowo ułatwia ich zrozumienie.

Historia rozwoju komputerów.
Sposoby przedstawiania danych, notacje i kody.
Logika binarna i algebra Boole'a.
Organizacja pracy systemu komputerowego, cykle maszynowe, magistrala, lista rozkazów, asembler.
Tryby adresowania.
Przechowywanie danych w pamięci komputera.
Narzędzia programistyczne i systemy operacyjne.
Alternatywne architektury komputerów.
Analiza wydajności systemów komputerowych.
Sieci komputerowe.

Doskonale dobrane proporcje pomiędzy objętością tekstu i poziomem szczegółowości oraz opisywanie wyłącznie istotnych aspektów zagadnienia powodują, że książka stanowi doskonałe źródło naprawdę przydatnej wiedzy.

Osoby które kupowały "Struktura organizacyjna i architektura systemów komputerowych", wybierały także:

DevOps w praktyce. Kurs video. Jenkins, Ansible, Terraform i Docker 190,00 zł, (39,90 zł -79%)
Wyrażenia regularne od podstaw 39,67 zł, (11,90 zł -70%)
Projektowanie systemów rozproszonych. Wzorce i paradygmaty dla skalowalnych, niezawodnych usług 39,67 zł, (11,90 zł -70%)
Zrozum struktury danych. Algorytmy i praca na danych w Javie 39,67 zł, (11,90 zł -70%)
Kosymulacja. Elastyczne projektowanie i symulacja wielodomenowa 38,39 zł, (11,90 zł -69%)

Spis treści

Struktura organizacyjna i architektura systemów komputerowych -- spis treści

Wstęp (13)

Rozdział 1. Wprowadzenie (25)

1.1. Przegląd wiadomości (25)
1.2. Główne podzespoły komputera (27)
1.3. Przykładowy system - jak nie pogubić się w technicznym żargonie (28)
1.4. Organizacje ustanawiające standardy (33)
1.5. Historia rozwoju komputerów (34)
- 1.5.1. Generacja "zerowa" - mechaniczne maszyny liczące (1642 - 1945) (35)
- 1.5.2. Pierwsza generacja - komputery na lampach próżniowych (1945 - 1953) (36)
- 1.5.3. Druga generacja - komputery tranzystorowe (1954 - 1965) (38)
- 1.5.4. Trzecia generacja - komputery zbudowane z układów scalonych (1965 - 1980) (41)
- 1.5.5. Czwarta generacja - komputery oparte na układach o dużym stopniu scalenia (1980 - ?) (45)
- 1.5.6. Prawo Moore'a (46)
1.6. Hierarchiczna struktura komputerów (47)
1.7. Model von Neumanna (49)
1.8. Inne modele komputerów (51)
Podsumowanie (52)
Dodatkowe źródła informacji (53)
Bibliografia (53)
Utrwalenie podstawowych terminów i pojęć (54)
Ćwiczenia (55)

Rozdział 2. Reprezentacja danych w systemach komputerowych (57)

2.1. Wprowadzenie (57)
2.2. Pozycyjne systemy liczbowe (57)
2.3. Zamiana liczb z systemu dwójkowego na dziesiętny (59)
- 2.3.1. Przeliczanie liczb całkowitych bez znaku (59)
- 2.3.2. Przeliczanie ułamków (61)
- 2.3.3. Przeliczanie liczb między systemami, których podstawy są potęgami dwójki (63)
2.4. Reprezentacja liczb całkowitych ze znakiem (64)
- 2.4.1. Kod prosty (64)
- 2.4.2. Kody uzupełnieniowe (68)
2.5. Zapis liczb zmiennoprzecinkowych (72)
- 2.5.1. Prosty model (74)
- 2.5.2. Arytmetyka zmiennoprzecinkowa (76)
- 2.5.3. Precyzja obliczeń zmiennoprzecinkowych (76)
- 2.5.4. Standard zmiennoprzecinkowy IEEE-754 (78)
2.6. Kody znaków (79)
- 2.6.1. Kodowanie dwójkowo-dziesiętne (79)
- 2.6.2. EBCDIC (80)
- 2.6.3. ASCII (81)
- 2.6.4. Unicode (83)
2.7. Metody kodowania stosowane przy nagrywaniu i przesyłaniu danych (84)
- 2.7.1. Kod bez powrotu do zera (NRZ) (85)
- 2.7.2. Kodowanie bez powrotu do zera z inwersją (86)
- 2.7.3. Modulacja fazy (kodowanie manchesterskie) (86)
- 2.7.4. Modulacja częstotliwości (87)
- 2.7.5. Kodowanie serii ograniczonej długości (RLL) (88)
2.8. Wykrywanie i korekcja błędów (89)
- 2.8.1. Cykliczna kontrola nadmiarowa (90)
- 2.8.2. Kody Hamminga (93)
- 2.8.3. Kodowanie Reeda-Solomana (98)
Podsumowanie (99)
Dodatkowe źródła informacji (99)
Bibliografia (100)
Utrwalenie podstawowych terminów i pojęć (101)
Ćwiczenia (102)

Rozdział 3. Algebra Boole'a i logika cyfrowa (107)

3.1. Wstęp (107)
3.2. Algebra Boole'a (108)
- 3.2.1. Wyrażenia boolowskie (108)
- 3.2.2. Tożsamości boolowskie (110)
- 3.2.3. Upraszczanie wyrażeń boolowskich (112)
- 3.2.4. Zaprzeczenie (113)
- 3.2.5. Sposoby prezentacji funkcji boolowskich (115)
3.3. Bramki logiczne (116)
- 3.3.1. Symbole bramek logicznych (117)
- 3.3.2. Bramki uniwersalne (117)
- 3.3.3. Bramki kilkuwejściowe (118)
3.4. Komponenty cyfrowe (119)
- 3.4.1. Układy cyfrowe i ich związek z algebrą Boole'a (119)
- 3.4.2. Układy scalone (120)
3.5. Układy kombinacyjne (121)
- 3.5.1. Podstawowe pojęcia (121)
- 3.5.2. Przykłady typowych układów kombinacyjnych (121)
3.6. Układy sekwencyjne (126)
- 3.6.1. Podstawowe pojęcia (127)
- 3.6.2. Zegary (127)
- 3.6.3. Przerzutniki (128)
- 3.6.4. Przykłady układów sekwencyjnch (131)
3.7. Projektowanie układów (133)
Podsumowanie rozdziału (134)
Dodatkowe źródła informacji (135)
Bibliografia (136)
Utrwalenie podstawowych terminów i pojęć (136)
Ćwiczenia (137)
Szczegóły: mapy Karnaugha (142)
- 3A.1. Wprowadzenie (142)
- 3A.2. Terminologia i omówienie map Karnaugha (143)
- 3A.3. Upraszczanie funkcji dwóch zmiennych przy użyciu map Karnaugha (145)
- 3A.4. Upraszczanie funkcji trzech zmiennych przy użyciu map Karnaugha (146)
- 3A.5. Upraszczanie funkcji czterech zmiennych przy użyciu map Karnaugha (149)
- 3A.6. Warunki bez znaczenia (151)
- 3A.7. Podsumowanie (152)
- Ćwiczenia (152)

Rozdział 4. MARIE: wprowadzenie do budowy prostego komputera (155)

4.1. Wstęp (155)
- 4.1.1. Podstawy budowy i organizacji procesora (155)
- 4.1.2. Magistrala (157)
- 4.1.3. Zegary (161)
- 4.1.4. Podsystem wejścia-wyjścia (162)
- 4.1.5. Organizacja pamięci i adresowanie (163)
- 4.1.6. Przerwania (166)
4.2. MARIE (166)
- 4.2.1. Architektura (167)
- 4.2.2. Rejestry i magistrale (168)
- 4.2.3. Architektura zbioru rozkazów (169)
- 4.2.4. Notacja "rejestr-przesunięcie" (172)
4.3. Przetwarzanie rozkazów (174)
- 4.3.1. Cykl "pobierz, dekoduj, wykonaj" (175)
- 4.3.2. Przerwania a obsługa I/O (175)
4.4. Prosty program (177)
4.5. Omówienie asemblerów (178)
- 4.5.1. Jakie funkcje właściwie pełni asembler? (179)
- 4.5.2. Po co używać asemblera? (182)
4.6. Rozszerzanie naszego zbioru rozkazów (182)
4.7. Dekodowanie - czysto sprzętowe czy realizowane za pośrednictwem mikrokodu? (187)
4.8. Przykładowe architektury prawdziwych komputerów (189)
- 4.8.1. Architektury Intela (191)
- 4.8.2. Architektury MIPS (194)
Podsumowanie (196)
Dodatkowe źródła informacji (197)
Bibliografia (198)
Utrwalenie podstawowych terminów i pojęć (199)
Ćwiczenia (200)

Rozdział 5. Bliższe spojrzenie na architektury zbioru rozkazów (205)

5.1. Wstęp (205)
5.2. Formaty instrukcji (205)
- 5.2.1. Decyzje podejmowane przy projektowaniu zbiorów rozkazów (206)
- 5.2.2. Little Endian kontra Big Endian (207)
- 5.2.3. Przechowywanie danych wewnątrz CPU - na stosie czy w rejestrach? (209)
- 5.2.4. Liczba operandów i długość rozkazów (210)
- 5.2.5. Rozszerzalne kody operacji (213)
5.3. Rodzaje rozkazów (215)
5.4. Adresowanie (216)
- 5.4.1. Typy danych (216)
- 5.4.2. Tryby adresowania (217)
5.5. Potokowość na poziomie instrukcji (220)
5.6. Przykłady prawdziwych architektur ISA (224)
- 5.6.1. Intel (225)
- 5.6.2. MIPS (225)
- 5.6.3. Wirtualna maszyna Javy (226)
Podsumowanie (230)
Dodatkowe źródła informacji (231)
Bibliografia (231)
Utrwalenie podstawowych terminów i pojęć (232)
Ćwiczenia (233)

Rozdział 6. Pamięć (237)

6.1. Wprowadzenie (237)
6.2. Typy pamięci (237)
6.3. Hierarchia pamięci (239)
- 6.3.1. Lokalność odwołań (241)
6.4. Pamięć podręczna (241)
- 6.4.1. Schematy odwzorowania pamięci podręcznej (244)
- 6.4.2. Reguły zastępowania (250)
- 6.4.3. Efektywny czas dostępu i współczynnik trafień (252)
- 6.4.4. Kiedy pamięć podręczna przestaje wydajnie funkcjonować? (252)
- 6.4.5. Zasady zapisywania do pamięci podręcznej (253)
6.5. Pamięć wirtualna (254)
- 6.5.1. Stronicowanie (255)
- 6.5.2. Wskaźnik ECD w przypadku używania stronicowania (260)
- 6.5.3. Połączenie elementów - zastosowanie pamięci podręcznej, buforów TLB i stronicowania (262)
- 6.5.4. Zalety i wady stronicowania oraz pamięci wirtualnej (264)
- 6.5.5. Segmentacja (265)
- 6.5.6. Stronicowanie połączone z segmentacją (266)
6.6. Praktyczny przykład zarządzania pamięcią (266)
Podsumowanie (267)
Dodatkowe publikacje (268)
Bibliografia (269)
Utrwalenie podstawowych terminów i pojęć (269)
Ćwiczenia (270)

Rozdział 7. Systemy wejścia-wyjścia i magazynowania danych (277)

7.1. Wprowadzenie (277)
7.2. Prawo Amdahla (278)
7.3. Architektury systemów I/O (279)
- 7.3.1. Metody sterowania układami I/O (280)
- 7.3.2. Działanie magistrali I/O (284)
- 7.3.3. Kolejne spojrzenie na układy I/O sterowane przerwaniami (287)
7.4. Technologia dysków magnetycznych (289)
- 7.4.1. Napędy dysków twardych (290)
- 7.4.2. Dyski elastyczne (dyskietki) (295)
7.5. Dyski optyczne (297)
- 7.5.1. CD-ROM (297)
- 7.5.2. DVD (300)
- 7.5.3. Metody zapisu dysków optycznych (301)
7.6. Taśma magnetyczna (302)
7.7. RAID (304)
- 7.7.1. RAID-0 (305)
- 7.7.2. RAID-1 (306)
- 7.7.3. RAID-2 (306)
- 7.7.4. RAID-3 (307)
- 7.7.5. RAID-4 (308)
- 7.7.6. RAID-5 (309)
- 7.7.7. RAID-6 (310)
- 7.7.8. Hybrydowe systemy RAID (311)
7.8. Kompresja danych (311)
- 7.8.1. Kodowanie statystyczne (313)
- 7.8.2. Systemy słownikowe Ziv-Lempel (LZ) (320)
- 7.8.3. Kompresja GIF (324)
- 7.8.4. Kompresja JPEG (325)
Podsumowanie (329)
Dodatkowe publikacje (330)
Bibliografia (331)
Utrwalenie podstawowych terminów i pojęć (332)
Ćwiczenia (333)
Dodatkowe informacje na temat implementacji wybranych systemów dyskowych (336)
- 7A.1 Wprowadzenie (336)
- 7A.2 Tryby transmisji danych (336)
- 7A.3. SCSI (338)
- 7A.4. Sieci SAN (350)
- 7A.5. Inne połączenia I/O (351)
- 7A.6. Podsumowanie (353)
- Ćwiczenia (354)

Rozdział 8. Oprogramowanie systemowe (357)

8.1. Wprowadzenie (357)
8.2. Systemy operacyjne (358)
- 8.2.1. Historia systemów operacyjnych (359)
- 8.2.2. Projektowanie systemu operacyjnego (364)
- 8.2.3. Usługi systemu operacyjnego (365)
8.3. Środowiska chronione (370)
- 8.3.1. Wirtualne maszyny (370)
- 8.3.2. Podsystemy i partycje (372)
- 8.3.3. Środowiska chronione i ewolucja architektur systemowych (374)
8.4. Narzędzia programowania (376)
- 8.4.1. Asemblery i ich tłumaczenie (377)
- 8.4.2. Konsolidatory (379)
- 8.4.3. Biblioteki DLL (381)
- 8.4.4. Kompilatory (382)
- 8.4.5. Interpretery (386)
8.5. Java - coś więcej (387)
8.6. Oprogramowanie bazodanowe (393)
8.7. Menedżery transakcji (399)
Podsumowanie (400)
Dodatkowe publikacje (401)
Bibliografia (402)
Utrwalenie podstawowych terminów i pojęć (403)
Ćwiczenia (404)

Rozdział 9. Alternatywne architektury (407)

9.1. Wprowadzenie (407)
9.2. Komputery oparte na architekturze RISC (408)
9.3. Taksonomia Flynna (414)
9.4. Architektury wieloprocesorowe i przetwarzania równoległego (417)
- 9.4.1. Architektura superskalarna i VLIW (418)
- 9.4.2. Procesory wektorowe (420)
- 9.4.3. Sieci połączeniowe (421)
- 9.4.4. Systemy wieloprocesorowe współdzielące pamięć (425)
- 9.4.5. Obliczenia rozproszone (429)
9.5. Alternatywne metody przetwarzania równoległego (430)
- 9.5.1. Obliczenia oparte na przepływie danych (430)
- 9.5.2. Sieci neuronowe (433)
- 9.5.3. Macierze systoliczne (436)
Podsumowanie (437)
Dodatkowe publikacje (438)
Bibliografia (438)
Utrwalenie podstawowych terminów i pojęć (440)
Ćwiczenia (441)

Rozdział 10. Analiza i pomiar wydajności (445)

10.1. Wprowadzenie (445)
10.2. Podstawowe równanie określające wydajność komputera (445)
10.3. Matematyczne podstawy (447)
- 10.3.1. Czym jest średnia? (448)
- 10.3.2. statystyka i semantyka (453)
10.4. Benchmarking (455)
- 10.4.1. Częstotliwość zegara oraz wskaźniki MIPS i FLOPS (456)
- 10.4.2. Syntetyczne programy wzorcowe - Whetstone, Linpack i Dhrystone (458)
- 10.4.3. Programy wzorcowe organizacji SPEC (459)
- 10.4.4. Programy wzorcowe organizacji TPC (463)
- 10.4.5. Symulacja systemu (470)
10.5. Optymalizacja wydajności procesora (471)
- 10.5.1. Optymalizacja rozgałęzień (471)
- 10.5.2. Zastosowanie dobrych algorytmów i prostego kodu (474)
10.6. Wydajność dysku (477)
- 10.6.1. Zrozumienie problemu (478)
- 10.6.2. Kwestie związane z fizycznymi komponentami dysku (479)
- 10.6.3. Kwestie związane z logicznymi komponentami dysku (480)
Podsumowanie (485)
Dodatkowe publikacje (486)
Bibliografia (487)
Utrwalenie podstawowych terminów i pojęć (488)
Ćwiczenia (489)

Rozdział 11. Organizacja i architektura sieci komputerowych (495)

11.1. Wprowadzenie (495)
11.2. Wczesne sieci biznesowe (495)
11.3. Wczesne sieci akademickie; zalążek internetu (497)
11.4. Protokoły sieciowe i ich unifikacja w ramach ISO/OSI (499)
- 11.4.1. Przykład (500)
- 11.4.2. Model odniesienia OSI (501)
11.5. Architektura sieci TCP/IP (505)
- 11.5.1. Warstwa IP w wersji 4. (506)
- 11.5.2. Ograniczenia związane z IPv4 (509)
- 11.5.3. Protokół transportowy TCP (511)
- 11.5.4. Protokół TCP w akcji (514)
- 11.5.5. IP w wersji 6. (517)
11.6. Organizacja sieci (520)
- 11.6.1. Fizyczne media transmisyjne (520)
- 11.6.2. Karty sieciowe (527)
- 11.6.3. Powtarzacze (527)
- 11.6.4. Koncentratory (528)
- 11.6.5. Przełączniki (529)
- 11.6.6. Mostki i bramy (529)
- 11.6.7. Routery i marszrutowanie (530)
11.7. Szybkie łącza cyfrowe (539)
- 11.7.1. Hierarchia cyfrowa (539)
- 11.7.2. ISDN (543)
- 11.7.3. Transfer asynchroniczny (546)
11.8. Rzut oka na internet (547)
- 11.8.1. Internet "z doskoku" (548)
- 11.8.2. Internet - skok wzwyż (555)
Podsumowanie (555)
Dodatkowe źródła informacji (556)
Bibliografia (557)
Utrwalenie podstawowych terminów i pojęć (558)
Ćwiczenia (559)

Dodatek A Struktury danych w obliczeniach komputerowych (563)

A.1. Wstęp (563)
A.2. Fundamentalne struktury danych (563)
- A.2.1. Tablice (564)
- A.2.2. Kolejki i listy wiązane (565)
- A.2.3. Stosy (567)
A.3. Drzewa (569)
A.4. Grafy (575)
Podsumowanie (578)
Dodatkowe źródła informacji (578)
Bibliografia (578)
Ćwiczenia (579)

Dodatek B Słownik (583)

Dodatek C Odpowiedzi i wskazówki do wybranych ćwiczeń (625)

Skorowidz (639)