電腦存儲與外設 Computer Organization and Architecture: Themes and Variations

本書共4章。第1章介紹了電腦的Cache和虛擬存儲，第2章和第3章涵蓋從靜態半導體存儲器到磁盤和光存儲的各種存儲技術第4章首先介紹將信息送入電腦和從電腦中取出的技術，然後描述一些支持多媒體系統的現代高速接口。

出生於英格蘭蘭開夏郡，在蘇克賽斯大學（University of Sussex）學習電子學。1976年，當微處理器剛出現的時候，他在拉夫堡大學（Loughborough University）研究數字數據傳輸均衡器並獲得博士學位。通過用微處理器解決均衡問題，他對計算機設計產生了興趣並加入提賽德大學（University of Teesside）計算機科學系。

20世紀70年代，有關微處理器設計實踐的文獻非常少，他出版了這一領域的第一本書。該書反響非常好，他又撰寫了兩本重要教材。《計算機硬件原理》（The Principles of Computer）是一本本科生教材，全面地介紹了計算機硬件，其內容涵蓋了從布爾代數到測量轉速的外設等各個方面。為鼓勵學生對計算機體系結構感興趣，該書採用一種對學生友好的風格撰寫。

20世紀80年代，Alan撰寫了有關微處理器系統設計的權威教材，介紹了設計一款微處理器的全部階段，並提供大量實際電路，彌合了學術與實踐之間的巨大鴻溝。由於Alan在微處理器設計方面的貢獻，1993年摩托羅拉授予Alan提賽德大學終身教授。
多年以來，Alan對計算機體系結構教學中的問題越來越感興趣，越來越多地參與到計算機科學的教育活動中。2001年，他擔任了計算機學會國際學生競賽主席（CSIDC），並於同年獲得英國國家教學獎，這是英國高等教育的高獎項。Alan積極參加工程教育的前沿會議，並擔任兩本刊物的計算機科學教育專刊的客座編輯。
Alan在IEEE計算機學會（CS）擔任了多個職務，包括CS出版社主編，CS第二副主席，教育活動委員會主席等。他還擔任了伊拉克利翁和科羅拉多州立大學的客座教授。
Alan積極參加學科課程體系設計，撰寫了關於未來計算機體系結構教育的論文，參加了CS/ACM 2001計算課程體系項目。他為歐盟、英國政府、日立公司和希捷公司等提供諮詢工作。
2007年Alan獲得IEEE計算機學會泰勒布斯（Taylor Booth）教育獎。
除了教學和寫作之外，Alan還對攝影感興趣，他的作品曾數次公開展出。他還是一個私人飛行員，將他對飛行和攝影的愛好結合在一起。

目錄
Computer Organization and Architecture: Themes and Variations 
出版者的話
譯者序
前言
本書導讀
作者簡介

第1章Cache存儲器和虛擬存儲器1 
1.1 Cache存儲器概述4 
1.1.1 Cache存儲器的結構6 
1.2 Cache存儲器的性能8 
1.3 Cache的組織11 
1.3.1全相聯映射Cache 11 
1.3.2直接映射Cache 15 
1.3.3組相聯Cache 19 
1.3.4偽相聯、Victim、Annex和Trace Cache 23 
1.4 Cache設計中要考慮的因素25 
1.4.1物理Cache和邏輯Cache 25 
1.4.2 Cache電氣特性26 
1.4.3 Cache一致性26 
1.4.4塊大小27 
1.4.5取指策略29 
1.4.6多級Cache 30 
1.4.7指令和數據Cache 32 
1.4.8寫Cache 33 
1.5虛擬存儲器和存儲器管理36 
1.5.1存儲器管理36
1.5.2虛擬存儲器38 
本章小結43 
習題44 

第2章主存儲器49 
2.1簡介49 
2.1.1存儲系統的原理和參數50 
2.1.2存儲層次54 
2.2主存儲器55 
2.2.1 SRAM 55 
2.2.2交叉存儲器63 
2.3 DRAM 64 
2.3.1 DRAM時序68 
2.3.2 DRAM技術的發展71 
2.4只讀存儲器系列77 
2.4.1 EPROM系列78 
2.5新興的非易失性技術84 
2.5.1鐵電遲滯86 
2.5.2 MRAM ——磁阻隨機訪問存儲器88 
2.5.3雙向存儲器89 
本章小結91 
習題92 

第3章二級存儲器96 
3.1磁盤驅動器97 
3.2磁性和數據存儲98 
3.2.1讀/寫頭100 
3.2.2磁記錄密度的極限101 
3.2.3磁盤數據記錄原理102 
3.3磁盤上的數據組織109 
3.3.1磁道和扇區110 
3.3.2磁盤參數和性能113 
3.3.3 SMART技術118
3.4安全存儲和RAID系統120 
3.5固態盤126 
3.6磁帶130 
3.7光學存儲技術132 
3.7.1數字音頻132 
3.7.2從CD中讀取數據134 
3.7.3底層數據編碼138 
3.7.4可記錄光盤141 
3.7 .5 DVD 143 
3.7.6藍光145 
本章小結146 
習題146 

第4章輸入/輸出149 
4.1 I/O的基本原理150 
4.1.1外圍設備寄存器尋址機制154 
4.1.2外圍設備訪問和總線寬度155 
4.2數據傳輸158 
4.2.1開環數據傳輸158 
4.2.2閉環數據傳輸159 
4.2.3緩衝數據160 
4.3 I/O策略165 
4.3.1程序控制I/O 166 
4.3.2中斷驅動I/O 167 
4.3. 3直接存儲器訪問174 
4.4 I/O系統的性能176 
4.5總線177 
4.5.1總線結構和拓撲178 
4.5.2總線的結構179 
4.6總線仲裁185
4.6.1本地化仲裁和VMEbus 187 
4.6.2分佈式仲裁192 
4.7 PCI和PCIe總線196 
4.7.1 PCI總線196 
4.7.2 PCIe總線203 
4.7.3 CardBus、PC卡和ExpressCard 207 
4.8 SCSI和SAS接口210 
4.9串行接口總線215 
4.9.1以太網216 
4.9.2 FireWire 1394串行總線218 
4.9.3 USB 225 
本章小結232 
習題232 
參考文獻237