Linda Null

　　本書內含十三章與一個附錄如下（按：中譯本省略了其中第十一至十三章）：

　　第一章提供廣泛的計算歷史概覽，指出許多計算系統發展中的里程碑，並且讓讀者瞭解我們如何達到目前計算科技的水準。本章介紹必須的專用術語、計算機系統中的基本組件、計算機系統的各種邏輯階層以及馮紐曼計算機模型。其提供計算機系統的高階概觀，以及進一步研讀的動機與必須的觀念。

　　第二章提供計算機用以表示數字與字元符號資訊的各種方法的完整內容。在讀者接觸到數字基底與典型的數字表示技術如一的補數、二的補數與BCD 之後，接著介紹加減乘除法。另外，還討論到EBCDIC、ASCII 與統一碼這些字元符號表示法。也介紹了定點與浮點表示法。並簡短地討論到數據記錄以及錯誤偵測與更正。數據傳輸與記錄使用的碼則說明於「專論」節中。

　　第三章是典型的數位邏輯介紹以及它如何與布林代數相關。本章涵蓋組合與循序兩種邏輯的相當細節，以求讀者瞭解如何組成更複雜的MSI（中型積體）電路（譬如解碼器）。更複雜的電路如匯流排與記憶體亦均有涵蓋。我們將最佳化與卡諾圖置於特別的「專論」節中。

　　第四章說明基本計算機組織並介紹許多基本觀念，包括擷取 - 解碼 - 執行週期、數據通道、時脈與匯流排、暫存器傳遞表示法以及CPU。在此介紹一個非常簡單的架構MARIE 與它的ISA 來讓讀者獲得程式執行相關的基本架構組織的充分瞭解。MARIE 是典型馮紐曼設計，包含程式計數器、累加暫存器、指令暫存器、4096 位元組的記憶體與兩個定址模式。也介紹組合語言編程來加深之前說明的指令格式、指令模式、數據格式與控制的觀念。這不是一本組合語言的課本，也不是設計來作為實用的組合語言編程課程。介紹組合語言的主要目的是要加深一般性計算機架構的瞭解。我們也提供MARIE 的模擬器以便利組合語言程式在MARIE 架構上的編撰、組譯與執行。控制的兩種設計方向—硬連線方法以及微程式控制也於本章中介紹並作比較。最後，我們比較Intel 與MIPS 架構來強化本章中各項觀念。

　　第五章提供更深入的指令集架構探討，包括指令格式、指令型態與定址模式。指令階層管道化處理也在此介紹。真實世界的ISAs（包括Intel®、MIPS® Technologies、ARM 與JavaTM）也在此介紹來強化本章中介紹的各項觀念。

　　第六章涵蓋如 RAM 以及各種記憶體裝置等基本記憶體觀念，並論及包括快取記憶體與虛擬記憶體等較進階的觀念。本章完整介紹快取中的直接對映、關聯式對映與集合關聯式對映技術。它也提供頁處理與區段處理、TLBs 與各種互相關聯的演算法與裝置。本章相關的教材與模擬器可於本書網站中取得。

　　第七章提供詳細的 I/O 基礎、匯流排通訊與協定以及典型外部儲存體裝置如磁碟與光碟，還有每一種設備的不同格式等的概論。DMA、程式驅動式I/O與插斷亦有介紹。另外也介紹了設備間交換資訊的各種技術。RAID 架構有詳細的說明。各種數據壓縮格式則可見於「專論」節中。

　　第八章討論各種可用的編程工具（譬如編譯器與組譯器）以及它們與你所使用機器的架構間的關係。本章目的是將程式師對計算機系統的觀點與所使用機器真實的硬體和架構結合。另外也介紹作業系統，但是只包括與系統的架構和組織相關的細節（例如資源使用與保護、設陷阱捕捉與插斷，以及各種其他的服務）。

　　第九章提供近年出現的各種不同架構的概觀。RISC、Flynn 的分類法、平行處理器、指令階層平行度、多處理器、互相聯結網路、共用記憶體系統、快取一致性，記憶體模型、超純量機器、神經網路、心跳架構、數據流計算機、量子計算與分散式架構均有論及。我們在本章的主要目的是讓讀者瞭解我們並不侷限於馮紐曼架構中，並且要求讀者思考效能議題，來為下一章作準備。

　　第十章涵蓋之前各章中不曾提到的嵌入式系統中有意義的觀念與主題。尤其是，本章專注於嵌入式硬體與組件、嵌入式系統設計的相關主題、嵌入式軟體建構的基礎與嵌入式作業系統的特性。

　　附錄 A 是有關資料結構的簡短附錄，為的是滿足學生可能需要簡要介紹或複習諸如堆疊、貯列與鏈結串列等內容的情況。