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RISC-V架构设计者亲自撰写,揭秘RISC-V的设计思路+基本要素,中科院计算所包云岗老师团队翻译,倪光南院士作序力荐!
《RISC-V开放架构设计之道》由RISC-V架构的作者、著名的计算机体系架构专家David Patterson亲自主笔撰写,以最精简的笔墨,清晰、透彻地勾勒了RISC-V架构的全貌,全书别出心裁地按照RISC-V模块化的指令来组织内容,以帮助读者深刻理解RISC-V的关键特性,
本书值得每一位对RISC-V感兴趣的读者精读,并可作为从业者随时翻阅的案头参考书。
RISC-V 的基本概念和设计原则
深入分析RISC-V 的指令集、寄存器、内存管理、异常处理等
丰富的图表和示例
此外,本书还介绍x86、ARM 和MIPS 的设计,通过对比分析,突显RISC-V 的优势。
《RISC-V开放架构设计之道》由中科院计算所包云岗老师团队担纲翻译,是一本著译双馨的上乘佳作。
书中首先提出一款指令集的7项评价指标,包括成本、简洁、性能、架构和实现分离、提升空间、代码大小、易于编程/编译/链接,然后围绕这7项评价指标从全系统角度向读者介绍RISC-V 的精巧设计和众多的取舍考量。同时,本书还介绍x86、ARM 和MIPS 的设计,并通过插入排序和DAXPY(双精度乘加)程序量化对比它们,突出RISC-V 的优势,深入阐释指令集设计对计算机系统的影响。
如果您是学生,本书将是一本优秀的课外读物,有助于您建立完整的计算机系统观念;如果您是教师,本书将为您提供丰富的真实案例,能给您的教学工作带来新的启发;如果您是相关方向的从业人士,本书除了开拓您的视野,还是一本方便的小型参考手册,帮助您更轻松地完成工作。
大卫·帕特森(David Patterson) 在加州大学伯克利分校担任计算机科学系教授40 年,于2016 年退休,并加入“Google 大脑”项目担任杰出工程师。他还担任RISC-V 国际基金会董事会副主席和RISC-V 国际开源实验室主任。他曾被任命为伯克利计算机科学部主席,并当选计算研究协会(CRA,Computing Research Association)主席和计算机协会(ACM,Association for Computing Machinery)主席。在20 世纪80年代,他领导了四代精简指令集计算机(RISC,Reduced InstructionSet Computer)项目,伯克利最新的RISC 因此得名“RISC Five”(第五代RISC)。
他和安德鲁·沃特曼(AndrewWaterman)均为四位RISC-V 架构师中的一员。除RISC 以外,他最著名的研究项目是廉价磁盘冗余阵列(RAID,Redundant Arrays of Inexpensive Disks)。基于这项研究,他发表了多篇论文,出版了7 本书,获得了超过40 项荣誉,包括当选美国国家工程院和美国国家科学院院士,入选“硅谷工程名人堂”,获ACM、CRA 和SIGARCH 颁发的杰出成就奖。他在教学方面所获奖项包括杰出教学奖(加州大学伯克利分校)、Karlstrom杰出教育家奖(ACM)、Mulligan 教育奖章(IEEE),以及两次教科书卓越奖(Text and Academic Authors Association)。
他最近获得的荣誉包括Tapia 成就奖、BBVA 基金会知识前沿奖以及ACM 图灵奖,其中后两者与约翰·轩尼诗(John Hennessy)共同获得。他在加州大学洛杉矶分校获所有学位,也被该校授予杰出工程学院校友奖。他在南加州长大,兴趣爱好是和儿子们一起玩人体冲浪、骑自行车和踢足球,以及和妻子一起远足。他们在高中时期相爱,并于2022 年庆祝了55 周年结婚纪念日。
安德鲁·沃特曼(Andrew Waterman) 是SiFive 的总工程师和联合创始人。SiFive 由RISC-V 架构的发明者们创办,旨在提供基于RISC-V 的低成本定制芯片。他获加州大学伯克利分校计算机科学博士学位。其间,他厌倦了现有指令集架构的变幻莫测,于是参与设计了RISC-V ISA 和第一款RISC-V微处理器。安德鲁在多个开源项目中均做出主要贡献,包括基于RISC-V 指令集的开源Rocket chip 生成器、Chisel 硬件构造语言,以及Linux 操作系统内核、GNU C 编译器和C 库的RISC-V 版本移植工作。他还获加州大学伯克利分校硕士学位,其间开展了RISC-V 压缩扩展的前期工作。他还获杜克大学工学学士学位。
RISC-V 自 2010 年诞生以来迅速发展并普及。我们认为一本精巧的程序员指南将有助于推动它的发展,还能让初学者理解 RISC-V 指令集具有吸引力的原因,并了解它与传统指令集架构(ISA)的不同之处。
本书受到其他指令集架构书籍的启发,但由于 RISC-V 自身非常简洁,我们希望能写得 比 500 多页的优秀书籍(如 See MIPS Run)更精巧。 我们把篇幅控制在这些优秀书籍的 1/3,至少在这个意义上我们成功了。实际上,书中前 10 章介绍了模块化RISC-V 指令集的每个组成部分,总共只用了 136 页,尽管平均每页插入了一张图片(共 97 张)。
阐释指令集设计原则后,我们展示了 RISC-V 架构师如何从 过去 40 年的指令集中吸取经验教训,取其精华,去其糟粕。 要评价一款 ISA,既要究其所取,也要究其所舍。
随后,我们通过一系列章节介绍这个模块化架构的每个组成部分。 每章都包含一个 RISC-V 汇编语言程序,以展示该章所述指令的用法,从而帮助汇编语言程序员学习 RISC-V 代码。 有时,我们还会用 ARM、MIPS 和 x86 列出同一个程序的代码,从而突出 RISC-V 的简洁性,以及在成本、功耗、性能之间权衡的优势。
为提升本书的趣味性,我们在页边加入约 50 段花絮,用于介绍关于正文内容的有趣评论。 我们还充分利用页边的空间,在页边加入约 110 张图片,用于强调好的 ISA设计示例。最后,我们为愿意钻研的读者在全书中加入约 30 段补充说明。如果你对某个主题感兴趣,可以深入研读这些可选部分。略过此部分不会影响你对书中其他内容的理解,所以,如果你不感兴趣,则可以放心跳过它们。我们为计算机体系结构爱好者援引约 30 篇论文和书籍,它们能够开阔你的视野。在编写本书的过程中,我们也从中获益匪浅!
2023年12月13日——2024年1月13日
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