图书前言

在这版实际上是一本全新的书中,我再次肯定我的1990预言——《计算机系统结构:一种定量的方法》将成为计算机系统分析和设计的标准参照。在这两版之间,作者书写和出版了《计算机组织和设计:硬件/软件接口》作为这本书的基础介绍。

自从《计算机系统结构》第一版问世以来,在Moore定律作用的两个3年期内,每块芯片上的晶体管数量增加了16倍,电路速度的增长也超过了4倍。磁盘的密度每年以差不多60%的速度提高。但是主存储器和磁盘访问的时间却没能按照相应的速度提高。这些技术中数量规律的变化导致了指令集和系统结构的诸多变化,从而需要对越来越多的有关并行性的内容进行修订。

当然,我们所说的许多技术上的变化受到了硬件发展的影响。自从第一版问世以来,我们可以看到下面的变化:需要使用二级或者三级缓存和存储器层次来匹配处理器的速度;在系统结构中采用硬件和流水的指令级的并行;普遍采用共享总线的多处理机来代替多个单处理机的使用;向量处理机使用的大量减少;使用并行磁盘或者廉价磁盘冗余阵列(RAID)——以前有关内容仅有两页;以及为了获取高性能和可靠性的互连计算机的流行。

除了由硬件引起的变化外,新的内容反映了一个概念上的变化:单个处理机的大小和类别的概念已经被能够组合起来扩展应用范围的不同微处理器(如ALPHA,MIPS,SPARC,PowerPC和PARISC)的比较和描述所代替。有关作为小型计算机和主计算机代表的VAX和IBM 360的系统结构的内容被去掉了。而Intel 80x86 或者说PC系统结构有单独的附录进行描述,因为它毕竟是所有其他在PC、工作站、各式各样的多处理器和网络方面与之竞争的参照系统结构。

因此,这些内容对于任何与系统结构和硬件相关的工作人员,包括系统结构设计人员、芯片和计算机系统工程师以及编译器和操作系统工程师来说都是必须的。它对于为多处理机系统和机群系统书写并行程序的软件工程师来说也是非常有用的。

这本书依然是比较标准的原因在于作者们所具有的理解、经验、风格和独特性。最初,Hennessy和Patterson在RISC(由Patterson提出)上的工作推动了指令集结构的重要变化。他们在大学里的研究导致了20世纪90年代MIPS和SPARC指令集结构的出现。最近,他们的工作转向了系统结构的更高层次,推动了单一总线和分布式共享内存多处理机系统(Hennessy)和机群系统如工作站网络和RAID(Patterson)的理解和开发。

我希望会出现新的变化,使得出版2002年版成为必要。这本书会帮助所有涉及到计算机使其性能更好并更加有用的内容,因此,我希望您能喜爱书中的内容,并从中学到东西和使用它。