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大話計算機-計算機系統底層架構原理極限剖析-(全三冊) 版權信息
- ISBN：9787302526476
- 條形碼：9787302526476 ; 978-7-302-52647-6
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
大話計算機-計算機系統底層架構原理極限剖析-(全三冊) 本書特色
本書共分為12章。第1章介紹數字計算機的設計思路，制作一個按鍵計算器，在這個過程中逐步理解數字計
算機底層原理。第2章在第1章的基礎上，改造按鍵計算器，實現能夠按照編好的程序自動計算，并介紹對應的處
理器內部架構概念。第3章介紹電子計算機的發展史，包括芯片制造等內容。第4章介紹流水線相關知識，包括流
水線、分支預測、亂序執行、超標量等內容。第5章介紹計算機程序架構，理解單個、多個程序如何在處理器上編
譯、鏈接并*終運行的過程。第6章介紹緩存以及多處理器并行執行系統的體系結構，包括互聯架構、緩存一致性
架構的原理和實現。第7章介紹計算機I/O基本原理，包括PCIE、USB、SAS三大I/O體系。第8章介紹計算機
是如何處理聲音和圖像的，包括3D渲染和圖形加速原理架構和實現。第9章介紹大規模并行計算、超級計算機原
理和架構，以及可編程邏輯器件（如FPGA等）的原理和架構。第10章介紹現代計算機操作系統基本原理和架構，
本書共分為12章。第1章介紹數字計算機的設計思路，制作一個按鍵計算器，在這個過程中逐步理解數字計
算機底層原理。第2章在第1章的基礎上，改造按鍵計算器，實現能夠按照編好的程序自動計算，并介紹對應的處
理器內部架構概念。第3章介紹電子計算機的發展史，包括芯片制造等內容。第4章介紹流水線相關知識，包括流
水線、分支預測、亂序執行、超標量等內容。第5章介紹計算機程序架構，理解單個、多個程序如何在處理器上編
譯、鏈接并*終運行的過程。第6章介紹緩存以及多處理器并行執行系統的體系結構，包括互聯架構、緩存一致性
架構的原理和實現。第7章介紹計算機I/O基本原理，包括PCIE、USB、SAS三大I/O體系。第8章介紹計算機
是如何處理聲音和圖像的，包括3D渲染和圖形加速原理架構和實現。第9章介紹大規模并行計算、超級計算機原
理和架構，以及可編程邏輯器件（如FPGA等）的原理和架構。第10章介紹現代計算機操作系統基本原理和架構，
包括內存管理、任務調度、中斷管理、時間管理等架構原理。第11章介紹現代計算機形態和生態體系，包括計算、
網絡、存儲方面的實際計算機產品和生態。第12章介紹機器學習和人工智能底層原理和架構實現。
本書適合所有IT行業從業者閱讀，包括計算機（PC/服務器/手機/嵌入式）軟硬件及云計算/大數據/人工
智能等領域的研發、架構師、項目經理、產品經理、銷售、售前。本書也同樣適合廣大高中生科普之用，另外計算
機相關專業本科生、碩士生、博士生同樣可以從本書中獲取與課程教材截然不同的豐富營養。
大話計算機-計算機系統底層架構原理極限剖析-(全三冊) 內容簡介
計算機，已經無處不在，你走到任何位置，都會有成千上萬各種類型的“計算機”圍繞著你，小到各種移動設備，大到飛機火車，都是由各種計算機控制并運轉。你可曾想過這些計算機是怎么運作的？一個字節是怎么產生又是怎么消亡的？網絡是如何連接一切的？人工智能到底是什么？……
冬瓜哥其人，喜鉆研，擅用與科班教材截然不同的方式把計算機原理細細分解，娓娓道來。這本書如此通俗，以至于假設當代文明毀滅之后，下一個文明從地殼中找到這本書，按照書中所講即可迅速建立起計算機體系，極大推動下一個文明的進程……
大話計算機-計算機系統底層架構原理極限剖析-(全三冊) 目錄
開篇?苦想計算機——以使用者的名義
第1章?電控開關——計算機世界的基石
1.1 十余年的迷惑 4
1.2 從1 1=2說起 4
1.2.1 用電路實現1 1=2 6
1.2.2 或門 6
1.2.3 與門 7
1.2.4 非門和與非門 7
1.2.5 異或門 7
1.2.6 1位加法器 8
1.2.7 全手動1位加法機 10
1.2.8 實現多位加法器 10
1.2.9 電路的時延 13
1.2.10 新世界的新規律 13
1.2.11 先行/并行進位 14
1.2.12 電路化簡和變換 15
1.3 我們需要真正可用的計算器 16
1.3.1 產生記憶 17
1.3.2 解決按鍵問題 18
1.3.3 數學的懵懂 22
1.3.4 **次理解數學 25
1.3.5 **次理解語義 27
1.3.6 七段顯示數碼管 30
1.3.7 野路子乘法器 31
1.3.8 科班乘法器 35
1.3.9 數據交換器Crossbar 36
1.3.10 多媒體聲光按鍵轉碼器 39
1.3.11 **次駕馭時間 41
1.4 信息與信號 44
1.4.1 錄制和回放 44
1.4.2 振動和信號 49
1.4.3 低通濾波 52
1.4.4 高通濾波 56
1.4.5 帶通濾波 59
1.4.6 帶阻濾波 59
1.4.7 傅里葉變換 59
1.4.8 波動與電磁波 60
1.4.9 載波、調制與頻分復用 62
1.5 完整的計算器 68
1.5.1 用時序控制增強用戶體驗 69
1.5.2 用MUX來實現Crossbar 71
1.5.3 奇妙的FIFO隊列 73
1.5.4 同步/異步FIFO 76
1.5.5 全局共享FIFO 77
1.5.6 多路仲裁 78
1.5.7 交換矩陣 79
1.5.8 時序問題的產生與觸發器 84
1.5.9 擒縱機構與觸發器 86
1.5.10 擒縱機構與晶振 87
1.5.11 Serdes與MUX/DEMUX 90
1.5.12 計算離不開數據傳遞 90
1.5.13 幾個專業概念的由來 91
1.5.13.1?輸入設備 91
1.5.13.2?輸出設備 91
1.5.13.3?計算單元/運算器 91
1.5.13.4?控制單元和傳遞通路 91
1.5.13.5?反饋 91
1.5.13.6?運算/計算 94
1.5.13.7?數據通路和控制通路 94
1.5.13.8?組合邏輯和時序邏輯 94
1.5.13.9?寄存器/ Latch/觸發器/鎖存器 94
1.5.13.10?存儲器 94
1.5.13.11?地址/指針 95
1.5.13.12?寫使能信號 95
1.6 多功能計算器 95
算術邏輯單元 96
第2章?解脫人手——程序控制計算機
2.1 從累積計算說起 98
2.2 自動執行 101
2.2.1 將操作方式的描述轉化為指令 102
2.2.2 實現那只魷魚——控制通路及部件 104
2.2.3 動起來吧！——時序通路及部件 108
2.2.4 半自動執行！——你得推著它跑 112
2.2.5 全自動受控執行！——不用揚鞭自奮蹄！ 113
2.2.6 NOOP指令 115
2.2.7 利用邊沿型觸發器搭建電路 116
2.2.8 分步圖解指令的執行過程 121
2.2.9 判斷和跳轉 123
2.2.10 再見，章魚先生！ 126
2.3 更高效的執行程序 128
2.3.1 利用循環縮減程序尺寸 128
2.3.2 實現更多方便的指令 131
2.3.3 多時鐘周期指令 133
2.3.4 微指令和微碼 136
2.3.5 全局地址空間 138
2.3.6 多端口存儲器 138
2.3.7 多級緩存與CPU 139
2.3.8 數據遍布各處 142
2.3.9 降低數據操作粒度 145
2.3.10 取指令/數據緩沖加速 147
第3章?開關的進化——從機械到芯片
3.1 從薄鐵片到機械計算機 150
3.1.1 算盤和計算尺 150
3.1.2 不可編程手動機械十進制計算機 151
3.1.3 可編程自動機械十進制計算機 152
3.1.4 可編程自動電動機械二進制計算機 156
3.1.5 可編程自動全電動二進制計算機 162
3.2 電子管時代 166
3.2.1 二極電子管 166
3.2.2 三極電子管 170
3.2.3 AM廣播革命 172
3.2.4 電子管計算機 174
3.2.5 石頭會唱歌 177
3.3 固態革命——晶體管 179
3.3.1 P/N結與晶體管 181
3.3.2 場效應管（FET） 183
3.3.3 MOSFET 185
3.3.4 cMOS 186
3.3.5 晶體管計算機 187
3.4 制造工藝革命——集成電路 190
3.4.1 量產晶體管 190
3.4.2 跟冬瓜哥學做P/N結蛋糕 192
3.4.3 提升集成度 196
3.4.4 芯片內的深邃世界 197
3.4.5 cMOS集成電路工藝概述 200
3.4.6 cMOS工藝步驟概述 203
3.4.7 cMOS工藝詳細步驟 206
3.4.7.1 熱氧化 207
3.4.7.2 氮化硅積淀 207
3.4.7.3 淺槽隔離蝕刻 208
3.4.7.4 pMOS和nMOS生成 209
3.4.7.5 觸點電極的生成 213
3.4.7.6 通孔和支撐柱（via）的生成 214
3.4.7.7 **層導線連接 216
3.4.7.8 第二層導線連接 216
3.4.7.9 表面鈍化 217
3.4.8 半導體工藝的瓶頸 220
3.4.8.1 寄生電容 220
3.4.8.2 靜態/動態功耗 221
3.4.8.3 柵氧厚度和High-K材料 222
3.4.8.4 導線連接和Low-K材料 222
3.4.8.5 驅動能力及時延 222
3.4.8.6 時鐘樹 224
3.4.9 集成電路計算機 224
3.4.10 微處理器計算機 227
3.4.11 暴力拆解奔三CPU 230
3.5 存儲器：不得不說的故事 232
3.5.1 機械存儲器 233
3.5.1.1 聲波/扭力波延遲線（Delay Line） 233
3.5.1.2 磁鼓存儲器（Drum） 234
3.5.1.3 磁芯存儲器（Core） 235
3.5.2 電子存儲器 238
3.5.2.1 靜態隨機存儲器（SRAM） 238
3.5.2.2 動態隨機存儲器（DRAM） 241
3.5.2.3 Flash閃存 246
3.5.2.4 只讀存儲器（ROM） 248
3.5.3 光存儲器 248
3.5.3.1 光盤是如何存儲數據的 248
3.5.3.2 壓盤與刻盤的區別 250
3.5.3.3 光盤表面微觀結構 250
3.5.3.4 多層記錄 251
3.5.3.5 激光頭的秘密 251
3.5.3.6 藍光光盤簡介 252
3.5.4 不同器件擔任不同角色 253
3.5.4.1 寄存器和緩存 253
3.5.4.2 主運行內存/主存 253
3.5.4.3 Scratchpad RAM 254
3.5.4.4 內容尋址內存CAM/TCAM 254
3.5.4.5 外存 257
第4章?電路執行過程的進化——流水線、分支預測、亂序執行與多發射
4.1 大話流水線 260
4.1.1 不高興的譯碼器 260
4.1.2 思索流水線 263
4.1.2.1 流水線的本質是并發 263
4.1.2.2?不同時延的步驟混雜 264
4.1.2.3 大話隊列 266
4.1.2.4?流水線的應用及優化 268
4.2 優化流水線 270
4.2.1 拆分慢速步驟 270
4.2.2 放置多份慢速部分 272
4.2.3 加入緩沖隊列 273
4.2.4 圖解五級流水線指令執行過程 273
4.3 流水線冒險 273
4.3.1 訪問沖突與流水線阻塞 278
4.3.2 數據依賴與數據前遞 281
4.3.3 跳轉冒險與分支預測 285
4.4 指令的動態調度 293
4.4.1 結構相關與寄存器重命名 293
4.4.2 保留站與亂序執行 295
4.4.3 分步圖解亂序執行 297
4.4.4 重排序緩沖與指令順序提交 319
4.5 物理并行執行 320
4.5.1 超標量和多發射 320
4.5.2 VLIW超長指令字 322
4.5.3 SIMD單指令多數據 322
4.6 小結 326
第5章?程序世界——從機器碼到操作系統
5.1 基本的數據結構 330
5.1.1?數組 330
5.1.2 數據類型與ASCII碼 331
5.1.3 結構體 333
5.1.4 數據怎么擺放很重要 333
5.2 高級語言 335
5.2.1 簡單的聲明和賦值 335
5.2.2 編譯和編譯器 336
5.2.3 向編譯器描述數據的編排方式 337
5.2.4 高級語言編程小試牛刀 339
5.2.5 人腦編譯憶苦思甜 341
5.3 浮點數及浮點運算 342
5.3.1 數值范圍和精度 342
5.3.2 浮點數的用處和表示方法 343
5.3.3 浮點數的二進制表示 344
5.3.3.1?二進制浮點數轉十進制小數 344
5.3.3.2?十進制小數轉二進制浮點數 345
5.3.3.3?負指數和0的表示 346
5.3.3.4?無窮與非規格化數的表示 346
5.3.4 浮點數運算挺費勁 347
5.3.5 浮點數的C語言聲明 349
5.3.6 十六進制表示法 349
5.4 程控多媒體計算機 350
5.4.1 鍵盤是前提 350
5.4.2 搜索并顯示 351
5.4.3 實現簡易計算器 354
5.4.4 錄入和保存 355
5.4.5 簡易文件系統 356
5.4.6 計時/定時 360
5.4.7 發聲控制 367
5.4.8 圖像顯示 369
5.4.9 網絡聊天 372
5.5 程序社會 376
5.5.1 函數和調用 377
5.5.2 設備驅動程序 381
5.5.3 函數之間的聯絡站 388
5.5.4 庫和鏈接 397
5.5.4.1?靜態庫和靜態鏈接 399
5.5.4.2?頭文件 404
5.5.4.3?API和SDK 406
5.5.4.4?動態庫和動態鏈接 409
5.5.4.5?庫文件/可執行文件的格式 410
5.5.5 程序的執行和退出 412
5.5.5.1?初步解決地址問題 413
5.5.5.2?更好的人機交互方式 413
5.5.5.3?程序的退出 414
5.5.5.4?使用外部設備和內存 416
5.5.6 多程序并發執行 417
5.5.6.1?利用時鐘中斷來切換線程 418
5.5.6.2?更廣泛地使用中斷 421
5.5.6.3?虛擬地址空間與分頁 421
5.5.6.4?虛擬與現實的邊界——系統調用 426
5.5.7 呼喚操作系統 428
第6章?多處理器微體系結構——多核心與緩存
6.1 從超線程到多核心 430
6.1.1 超線程并行 430
6.1.2 多核心/多CPU并行 433
6.1.3 idle線程 434
6.1.4 亂序執行還是SMT？ 435
6.1.5 逆超線程？ 436
6.1.6 線程與進程 436
6.1.7 多核心訪存基本拓撲 437
6.2 緩存十九式 442
6.2.1 緩存是分級的 442
6.2.2 緩存是透明的 442
6.2.3 緩存的容量、頻率和延遲 443
6.2.4 私有緩存和共享緩存 443
6.2.5 Inclusive模式和Exclusive模式 444
6.2.6 Dirty標記位和Valid標記位 444
6.2.7 緩存行 445
6.2.8 全關聯/直接關聯/組關聯 446
6.2.9 用虛擬地址查緩存 451
6.2.10 緩存的同名問題 453
6.2.11 緩存的別名問題 453
6.2.12 頁面著色 455
6.2.13 小結及商用CPU的緩存模式 457
6.2.14 緩存對寫入操作的處理 458
6.2.15 Load/Stor Queue與Stream Buffer 459
6.2.16 非阻塞緩存與MSHR 460
6.2.17 緩存行替換策略 462
6.2.18 i_Cache/d_Cache/TLB_ Cache 463
6.2.19 對齊和偽共享 465
6.3 關聯起來，為了一致性 465
6.3.1 Crossbar交換矩陣 466
6.3.2 Ring 472
6.3.3?NoC 475
6.3.4 眾核心CPU 478
6.3.5 多核心程序執行過程回顧 481
6.3.6 在眾核心上執行程序 482
6.4 存儲器在網絡中的分布 484
6.4.1 CPU片內訪存網絡與存儲器分布 487
6.4.2 CPU片外訪存網絡 489
6.4.2.1 全總線拓撲及南橋與北橋 490
6.4.2.2 AMD Athlon北橋 492
6.4.2.3 常用網絡拓撲及UMA/NUMA 494
6.4.2.4 AMD Opteron北橋 497
6.4.3 參悟全局共享內存架構 499
6.4.4 訪存網絡的硬分區 501
6.5 QPI片間互聯網絡簡介 502
6.5.1 QPI物理層與同步異步通信原理 503
6.5.2 QPI鏈路層網絡層和消息層 505
6.5.3 QPI的初始化與系統啟動 507
6.5.3.1 鏈路初始化和拓撲發現 507
6.5.3.2 系統啟動 507
6.5.4 QPI的擴展性 509
6.6 基于QPI互聯的高端服務器架構一覽 510
6.6.1 某32路CPU高端主機 510
6.6.2 DELLEMC的雙層主板QPI互聯 511
6.6.3 IBM x3850/3950 X5/X6主機 511
6.6.4 HP Superdome2主機 515
6.6.5 Fujitsu PQ2K主機 518
6.7 理解多核心訪存時空一致性問題 520
6.7.1 訪存空間一致性問題 520
6.7.2 訪存時間一致性問題 521
6.7.2.1 延遲到達導致的錯亂 521
6.7.2.2 訪問沖突導致的錯亂 521
6.7.2.3 提前執行導致的錯亂 522
6.7.2.4 亂序執行導致的錯亂 522
6.8 解決多核心訪存時間一致性問題 523
6.8.1 互斥訪問 523
6.8.2 讓子彈飛 526
6.8.3 硬件原生保證的基本時序 527
6.8.4 解決延遲到達錯亂問題 529
6.8.5 解決訪問沖突錯亂問題 530
6.8.6 解決提前執行測錯亂問題 530
6.8.7 解決亂序執行錯亂問題 531
6.8.8 小結 531
6.9 解決多核心訪存空間一致性問題 533
6.9.1 基于總線監聽的緩存一致性實現 533
6.9.1.1 Snarfing/Write Sync方式 533
6.9.1.2 Write Invalidate方式 534
6.9.2 推導MESIF狀態機 535
6.9.3 MOESI狀態機 540
6.9.4 結合MESIF協議進一步理解鎖和屏障 540
6.9.5 結合MESIF深刻理解時序一致性模型 545
6.9.5.1 終極一致性（UC） 545
6.9.5.2 嚴格一致性（SC） 545
6.9.5.3 順序一致性（SEC） 545
6.9.5.4 處理器一致性（PC） 546
6.9.5.5 弱一致性（WC） 546
6.9.6 緩存行并發寫優化 546
6.9.7 Cache Agent的位置 547
6.9.8 基于共享總線的嗅探過濾機制 548
6.9.8.1 bitmap粗略過濾 549
6.9.8.2 向量bitmap精確過濾 549
6.9.8.3 布隆過濾器與散列采樣 550
6.9.8.4 JETTY filter 551
6.9.8.5 流寄存器式過濾器 553
6.9.8.6 帶計數器的SR過濾器 554
6.9.8.7 藍色基因/P中的嗅探過濾器 554
6.9.9 基于分布式訪存網絡的緩存一致性實現 555
6.9.9.1 分布式網絡對CC機制的影響 557
6.9.9.2 多級緩存和多CPU對CC機制的影響 558
6.9.9.3?即便無鎖也要保證一致 558
6.9.10 分布式網絡下的嗅探過濾機制 559
6.9.10.1 在LLC中增設bitmap向量過濾片內廣播 559
6.9.10.2 Ring網絡的三種嗅探方式 561
6.9.10.3 增設遠程目錄過濾片外廣播 562
6.9.10.4 利用HA代理片內CC事務 565
6.9.10.5 小結 569
6.9.10.6 在網絡路徑上實施嗅探過濾 570
6.9.11 緩存一致性實現實際案例 571
6.9.11.1 Intel Blackford北橋CC實現 572
6.9.11.2 AMD Opteron 800平臺CC實現 573
6.9.11.3 北橋與NC（Node Controller） 575
6.9.11.4 Horus NC實現 576
6.9.11.5 SGI Origin 2000 NC實現 580
6.9.11.6 IBM PERCS超級計算機中的NC 583
6.9.11.7 Intel CPU在QPI網絡下的CC實現 585
6.9.11.8 小結 588
第7章?計算機I/O子系統
7.1 計算機I/O的基本套路 593
7.1.1 Programmed IO Polling模式 593
7.1.2 DMA 中斷模式 598
7.1.3 DMA與緩存一致性 600
7.1.4 Scatter/Gather List（SGL） 601
7.1.5 使用隊列提升I/O性能 601
7.1.6 固件/Firmware 604
7.1.6.1?固件與OS的區別與聯系 605
7.1.6.2?固件的層次 605
7.1.6.3?固件的格式 605
7.1.6.4?固件存在哪 605
7.1.6.5?固件如何加載運行 606
7.1.7 網絡I/O基本套路 606
7.1.8 接入更多外部設備 610
7.1.9 一臺完整計算機的全貌 614
7.2 中斷處理 616
7.3 網絡通信系統 619
7.3.1 OSI七層標準模型 620
7.3.1.1?應用層 620
7.3.1.2?表示層 620
7.3.1.3?會話層 621
7.3.1.4?傳輸層 621
7.3.1.5?網絡層 624
7.3.1.6?鏈路層 626
7.3.1.7?物理層 627
7.3.1.8?傳送層 627
7.3.1.9?小結 629
7.3.2 底層信號處理系統 630
7.3.2.1?AC耦合電容及N/Mbit編碼 630
7.3.2.2?加擾的作用 634
7.3.2.3?各種線路編碼 636
7.3.2.4?各種模擬調制技術 637
7.3.2.5?頻譜寬度與比特率 641
7.3.2.6?數字信號處理與數字濾波 646
7.3.3 以太網——高速通用非訪存式后端外部網絡 647
7.3.3.1?以太網的網絡層 647
7.3.3.2?以太網的鏈路層和物理層 652
7.3.3.3?以太網I/O控制器 652
7.4 典型I/O網絡簡介 652
7.4.1?PCIE——高速通用訪存式前端I/O網絡 654
7.4.1.1?PCI網絡拓撲及數據收發過程 654
7.4.1.2?PCI設備的配置空間 656
7.4.1.3?PCI設備的枚舉和配置 658
7.4.1.4?PCI設備寄存器的物理地址分配和路由 663
7.4.1.5?中期小結 664
7.4.1.6?PCIE網絡拓撲及數據收發過程 665
7.4.1.7?PCIE網絡的層次模型 669
7.4.1.8?NTB非透明橋 685
7.4.1.9?PCIE Switch內部 692
7.4.1.10?在PCIE網絡中傳遞消息 697
7.4.1.11?在PCI網絡中傳遞中斷信號 698
7.4.1.12?在PCIE網絡中傳遞中斷信號 700
7.4.1.13?MSI/MIS-X中斷方式 701
7.4.1.14?PCIE體系中的驅動程序層次 706
7.4.1.15?小結 708
7.4.2 USB——中速通用非訪存式后端I/O網絡 709
7.4.2.1?USB網絡的基本拓撲 712
7.4.2.2?USB設備的枚舉和配置 714
7.4.2.3?USB網絡協議棧 719
7.4.2.4?USB網絡上的數據包傳送 722
7.4.2.5?USB網絡的層次模型 728
7.4.2.6?小結 729
7.4.3 SAS——高速專用非訪存式后端I/O網絡 730
7.4.3.1?SAS網絡拓撲及設備編號規則 733
7.4.3.2?SAS網絡中的Order Set一覽 734
7.4.3.3?SAS的鏈路初始化和速率協商 734
7.4.3.4?SAS網絡的初始化與設備枚舉 743
7.4.3.5?SAS和SCSI的Host端協議棧 753
7.4.3.6?形形色色的登記表 761
7.4.3.7?SAS網絡的數據傳輸方式 778
7.4.3.8?SAS網絡的層次模型 783
7.4.3.9?SAS控制器內部架構 789
7.4.3.10?SAS SXP內部架構 797
7.5 本章小結 797
第8章?繪聲繪色——計算機如何處理聲音和圖像
8.1 聲音處理系統 802
8.1.1 讓蜂鳴器說話 802
8.1.2 音樂是可以被勾兌出來的 803
8.1.2.1?可編程音符生成器PSG 804
8.1.2.2?音樂合成器 805
8.1.2.3?FM合成及波表合成 809
8.1.3 聲卡發展史及架構簡析 812
8.1.4 與發聲控制相關的Host端角色 817
8.1.5 讓計算機成為演奏家 832
8.1.6 獨立聲卡的沒落 832
8.2 圖形處理系統 842
8.2.1 用聲音來畫圖 846
8.2.2 文字模式 849
8.2.2.1?向量文本模式顯示 849
8.2.2.2?用ROM存放字形庫 852
8.2.2.3?點陣文字顯示模式 852
8.2.2.4?單色顯示適配器 855
8.2.2.5?點陣作圖與ASCII Art 856
8.2.3 圖形模式 857
8.2.3.1?Color Graphics Adapter（CGA） 857
8.2.3.2?Enhanced Graphics Adapter（EGA） 860
8.2.3.3?Video BIOS ROM的引入 861
8.2.3.4?Video Graphics Array（VGA） 863
8.2.3.5?VGA的后續 864
8.2.3.6?當代顯卡的圖形和文字模式 864
8.2.4 2D圖形及其渲染流程 864
8.2.4.1?2D圖形加速卡PGC 866
8.2.4.2?2D圖形模型的準備 872
8.2.4.3?對模型進行渲染 874
8.2.4.4?矢量圖和bitmap 875
8.2.4.5?頂點、索引和圖元 876
8.2.4.6?2D圖形動畫 876
8.2.4.7?坐標変換及矩陣運算 878
8.2.4.8?2D圖形渲染流程小結 880
8.2.4.9?2D繪圖庫以及渲染加速 880
8.2.5 3D圖形模型和表示方法 885
8.2.5.1?3D模型的表示 886
8.2.5.2?頂點的4個基本屬性 889
8.2.6 3D圖形渲染流程 893
8.2.6.1?頂點坐標變換階段/Vertex Transform 893
8.2.6.2?頂點光照計算階段/Vertex Lighting 897
8.2.6.3?柵格化階段/Rasterization 899
8.2.6.4?像素著色階段/Pixel Shading 900
8.2.6.5?遮擋判斷階段/Testing 909
8.2.6.6?混合及后處理階段/Blending 914
8.2.6.7?3D渲染流程小結 914
8.2.7 典型的3D渲染特效簡介 915
8.2.7.1?法線貼圖（Normal Map） 916
8.2.7.2?曲面細分與置換貼圖（Tessellation） 920
8.2.7.3?視差/位移貼圖（Parallax Map） 922
8.2.7.4?物體投影（Shadow） 925
8.2.7.5?抗鋸齒（Anti-Aliasing） 926
8.2.7.6?光照控制紋理（Light Mapping） 931
8.2.7.7?紋理動畫（Texture Animation） 934
8.2.8 當代3D游戲制作過程 936
8.2.9 3D圖形加速渲染 937
8.2.9.1?3D圖形渲染管線回顧 939
8.2.9.2?固定渲染管線3D圖形加速 940
8.2.9.3?可編程渲染管線3D圖形加速 943
8.2.9.4?Unified可編程3D圖形加速 955
8.2.9.5?深入AMD R600 GPU內部執行流程 955
8.2.10 3D繪圖API 及軟件棧 963
8.2.10.1?GPU內核態驅動及命令的下發 965
8.2.10.2?GPU用戶態驅動及命令的翻譯 966
8.2.10.3?久違了OpenGL與Direct3D 969
8.2.10.4?Windows圖形軟件棧 973
8.2.11 3D圖形加速卡的輝煌時代 974
8.2.11.1?街機/家用機/手機上的GPU 974
8.2.11.2?SGI Onyx超級圖形加速工作站 978
8.2.11.3?S3 ViRGE時代 979
8.11.2.4?3dfx Voodoo時代 980
8.2.11.5?Nvidia和ATI時代 985
8.3 結語和期盼 991
第1章?電控開關——計算機世界的基石
1.1 十余年的迷惑 4
1.2 從1 1=2說起 4
1.2.1 用電路實現1 1=2 6
1.2.2 或門 6
1.2.3 與門 7
1.2.4 非門和與非門 7
1.2.5 異或門 7
1.2.6 1位加法器 8
1.2.7 全手動1位加法機 10
1.2.8 實現多位加法器 10
1.2.9 電路的時延 13
1.2.10 新世界的新規律 13
1.2.11 先行/并行進位 14
1.2.12 電路化簡和變換 15
1.3 我們需要真正可用的計算器 16
1.3.1 產生記憶 17
1.3.2 解決按鍵問題 18
1.3.3 數學的懵懂 22
1.3.4 **次理解數學 25
1.3.5 **次理解語義 27
1.3.6 七段顯示數碼管 30
1.3.7 野路子乘法器 31
1.3.8 科班乘法器 35
1.3.9 數據交換器Crossbar 36
1.3.10 多媒體聲光按鍵轉碼器 39
1.3.11 **次駕馭時間 41
1.4 信息與信號 44
1.4.1 錄制和回放 44
1.4.2 振動和信號 49
1.4.3 低通濾波 52
1.4.4 高通濾波 56
1.4.5 帶通濾波 59
1.4.6 帶阻濾波 59
1.4.7 傅里葉變換 59
1.4.8 波動與電磁波 60
1.4.9 載波、調制與頻分復用 62
1.5 完整的計算器 68
1.5.1 用時序控制增強用戶體驗 69
1.5.2 用MUX來實現Crossbar 71
1.5.3 奇妙的FIFO隊列 73
1.5.4 同步/異步FIFO 76
1.5.5 全局共享FIFO 77
1.5.6 多路仲裁 78
1.5.7 交換矩陣 79
1.5.8 時序問題的產生與觸發器 84
1.5.9 擒縱機構與觸發器 86
1.5.10 擒縱機構與晶振 87
1.5.11 Serdes與MUX/DEMUX 90
1.5.12 計算離不開數據傳遞 90
1.5.13 幾個專業概念的由來 91
1.5.13.1?輸入設備 91
1.5.13.2?輸出設備 91
1.5.13.3?計算單元/運算器 91
1.5.13.4?控制單元和傳遞通路 91
1.5.13.5?反饋 91
1.5.13.6?運算/計算 94
1.5.13.7?數據通路和控制通路 94
1.5.13.8?組合邏輯和時序邏輯 94
1.5.13.9?寄存器/ Latch/觸發器/鎖存器 94
1.5.13.10?存儲器 94
1.5.13.11?地址/指針 95
1.5.13.12?寫使能信號 95
1.6 多功能計算器 95
算術邏輯單元 96
第2章?解脫人手——程序控制計算機
2.1 從累積計算說起 98
2.2 自動執行 101
2.2.1 將操作方式的描述轉化為指令 102
2.2.2 實現那只魷魚——控制通路及部件 104
2.2.3 動起來吧！——時序通路及部件 108
2.2.4 半自動執行！——你得推著它跑 112
2.2.5 全自動受控執行！——不用揚鞭自奮蹄！ 113
2.2.6 NOOP指令 115
2.2.7 利用邊沿型觸發器搭建電路 116
2.2.8 分步圖解指令的執行過程 121
2.2.9 判斷和跳轉 123
2.2.10 再見，章魚先生！ 126
2.3 更高效的執行程序 128
2.3.1 利用循環縮減程序尺寸 128
2.3.2 實現更多方便的指令 131
2.3.3 多時鐘周期指令 133
2.3.4 微指令和微碼 136
2.3.5 全局地址空間 138
2.3.6 多端口存儲器 138
2.3.7 多級緩存與CPU 139
2.3.8 數據遍布各處 142
2.3.9 降低數據操作粒度 145
2.3.10 取指令/數據緩沖加速 147
第3章?開關的進化——從機械到芯片
3.1 從薄鐵片到機械計算機 150
3.1.1 算盤和計算尺 150
3.1.2 不可編程手動機械十進制計算機 151
3.1.3 可編程自動機械十進制計算機 152
3.1.4 可編程自動電動機械二進制計算機 156
3.1.5 可編程自動全電動二進制計算機 162
3.2 電子管時代 166
3.2.1 二極電子管 166
3.2.2 三極電子管 170
3.2.3 AM廣播革命 172
3.2.4 電子管計算機 174
3.2.5 石頭會唱歌 177
3.3 固態革命——晶體管 179
3.3.1 P/N結與晶體管 181
3.3.2 場效應管（FET） 183
3.3.3 MOSFET 185
3.3.4 cMOS 186
3.3.5 晶體管計算機 187
3.4 制造工藝革命——集成電路 190
3.4.1 量產晶體管 190
3.4.2 跟冬瓜哥學做P/N結蛋糕 192
3.4.3 提升集成度 196
3.4.4 芯片內的深邃世界 197
3.4.5 cMOS集成電路工藝概述 200
3.4.6 cMOS工藝步驟概述 203
3.4.7 cMOS工藝詳細步驟 206
3.4.7.1 熱氧化 207
3.4.7.2 氮化硅積淀 207
3.4.7.3 淺槽隔離蝕刻 208
3.4.7.4 pMOS和nMOS生成 209
3.4.7.5 觸點電極的生成 213
3.4.7.6 通孔和支撐柱（via）的生成 214
3.4.7.7 **層導線連接 216
3.4.7.8 第二層導線連接 216
3.4.7.9 表面鈍化 217
3.4.8 半導體工藝的瓶頸 220
3.4.8.1 寄生電容 220
3.4.8.2 靜態/動態功耗 221
3.4.8.3 柵氧厚度和High-K材料 222
3.4.8.4 導線連接和Low-K材料 222
3.4.8.5 驅動能力及時延 222
3.4.8.6 時鐘樹 224
3.4.9 集成電路計算機 224
3.4.10 微處理器計算機 227
3.4.11 暴力拆解奔三CPU 230
3.5 存儲器：不得不說的故事 232
3.5.1 機械存儲器 233
3.5.1.1 聲波/扭力波延遲線（Delay Line） 233
3.5.1.2 磁鼓存儲器（Drum） 234
3.5.1.3 磁芯存儲器（Core） 235
3.5.2 電子存儲器 238
3.5.2.1 靜態隨機存儲器（SRAM） 238
3.5.2.2 動態隨機存儲器（DRAM） 241
3.5.2.3 Flash閃存 246
3.5.2.4 只讀存儲器（ROM） 248
3.5.3 光存儲器 248
3.5.3.1 光盤是如何存儲數據的 248
3.5.3.2 壓盤與刻盤的區別 250
3.5.3.3 光盤表面微觀結構 250
3.5.3.4 多層記錄 251
3.5.3.5 激光頭的秘密 251
3.5.3.6 藍光光盤簡介 252
3.5.4 不同器件擔任不同角色 253
3.5.4.1 寄存器和緩存 253
3.5.4.2 主運行內存/主存 253
3.5.4.3 Scratchpad RAM 254
3.5.4.4 內容尋址內存CAM/TCAM 254
3.5.4.5 外存 257
第4章?電路執行過程的進化——流水線、分支預測、亂序執行與多發射
4.1 大話流水線 260
4.1.1 不高興的譯碼器 260
4.1.2 思索流水線 263
4.1.2.1 流水線的本質是并發 263
4.1.2.2?不同時延的步驟混雜 264
4.1.2.3 大話隊列 266
4.1.2.4?流水線的應用及優化 268
4.2 優化流水線 270
4.2.1 拆分慢速步驟 270
4.2.2 放置多份慢速部分 272
4.2.3 加入緩沖隊列 273
4.2.4 圖解五級流水線指令執行過程 273
4.3 流水線冒險 273
4.3.1 訪問沖突與流水線阻塞 278
4.3.2 數據依賴與數據前遞 281
4.3.3 跳轉冒險與分支預測 285
4.4 指令的動態調度 293
4.4.1 結構相關與寄存器重命名 293
4.4.2 保留站與亂序執行 295
4.4.3 分步圖解亂序執行 297
4.4.4 重排序緩沖與指令順序提交 319
4.5 物理并行執行 320
4.5.1 超標量和多發射 320
4.5.2 VLIW超長指令字 322
4.5.3 SIMD單指令多數據 322
4.6 小結 326
第5章?程序世界——從機器碼到操作系統
5.1 基本的數據結構 330
5.1.1?數組 330
5.1.2 數據類型與ASCII碼 331
5.1.3 結構體 333
5.1.4 數據怎么擺放很重要 333
5.2 高級語言 335
5.2.1 簡單的聲明和賦值 335
5.2.2 編譯和編譯器 336
5.2.3 向編譯器描述數據的編排方式 337
5.2.4 高級語言編程小試牛刀 339
5.2.5 人腦編譯憶苦思甜 341
5.3 浮點數及浮點運算 342
5.3.1 數值范圍和精度 342
5.3.2 浮點數的用處和表示方法 343
5.3.3 浮點數的二進制表示 344
5.3.3.1?二進制浮點數轉十進制小數 344
5.3.3.2?十進制小數轉二進制浮點數 345
5.3.3.3?負指數和0的表示 346
5.3.3.4?無窮與非規格化數的表示 346
5.3.4 浮點數運算挺費勁 347
5.3.5 浮點數的C語言聲明 349
5.3.6 十六進制表示法 349
5.4 程控多媒體計算機 350
5.4.1 鍵盤是前提 350
5.4.2 搜索并顯示 351
5.4.3 實現簡易計算器 354
5.4.4 錄入和保存 355
5.4.5 簡易文件系統 356
5.4.6 計時/定時 360
5.4.7 發聲控制 367
5.4.8 圖像顯示 369
5.4.9 網絡聊天 372
5.5 程序社會 376
5.5.1 函數和調用 377
5.5.2 設備驅動程序 381
5.5.3 函數之間的聯絡站 388
5.5.4 庫和鏈接 397
5.5.4.1?靜態庫和靜態鏈接 399
5.5.4.2?頭文件 404
5.5.4.3?API和SDK 406
5.5.4.4?動態庫和動態鏈接 409
5.5.4.5?庫文件/可執行文件的格式 410
5.5.5 程序的執行和退出 412
5.5.5.1?初步解決地址問題 413
5.5.5.2?更好的人機交互方式 413
5.5.5.3?程序的退出 414
5.5.5.4?使用外部設備和內存 416
5.5.6 多程序并發執行 417
5.5.6.1?利用時鐘中斷來切換線程 418
5.5.6.2?更廣泛地使用中斷 421
5.5.6.3?虛擬地址空間與分頁 421
5.5.6.4?虛擬與現實的邊界——系統調用 426
5.5.7 呼喚操作系統 428
第6章?多處理器微體系結構——多核心與緩存
6.1 從超線程到多核心 430
6.1.1 超線程并行 430
6.1.2 多核心/多CPU并行 433
6.1.3 idle線程 434
6.1.4 亂序執行還是SMT？ 435
6.1.5 逆超線程？ 436
6.1.6 線程與進程 436
6.1.7 多核心訪存基本拓撲 437
6.2 緩存十九式 442
6.2.1 緩存是分級的 442
6.2.2 緩存是透明的 442
6.2.3 緩存的容量、頻率和延遲 443
6.2.4 私有緩存和共享緩存 443
6.2.5 Inclusive模式和Exclusive模式 444
6.2.6 Dirty標記位和Valid標記位 444
6.2.7 緩存行 445
6.2.8 全關聯/直接關聯/組關聯 446
6.2.9 用虛擬地址查緩存 451
6.2.10 緩存的同名問題 453
6.2.11 緩存的別名問題 453
6.2.12 頁面著色 455
6.2.13 小結及商用CPU的緩存模式 457
6.2.14 緩存對寫入操作的處理 458
6.2.15 Load/Stor Queue與Stream Buffer 459
6.2.16 非阻塞緩存與MSHR 460
6.2.17 緩存行替換策略 462
6.2.18 i_Cache/d_Cache/TLB_ Cache 463
6.2.19 對齊和偽共享 465
6.3 關聯起來，為了一致性 465
6.3.1 Crossbar交換矩陣 466
6.3.2 Ring 472
6.3.3?NoC 475
6.3.4 眾核心CPU 478
6.3.5 多核心程序執行過程回顧 481
6.3.6 在眾核心上執行程序 482
6.4 存儲器在網絡中的分布 484
6.4.1 CPU片內訪存網絡與存儲器分布 487
6.4.2 CPU片外訪存網絡 489
6.4.2.1 全總線拓撲及南橋與北橋 490
6.4.2.2 AMD Athlon北橋 492
6.4.2.3 常用網絡拓撲及UMA/NUMA 494
6.4.2.4 AMD Opteron北橋 497
6.4.3 參悟全局共享內存架構 499
6.4.4 訪存網絡的硬分區 501
6.5 QPI片間互聯網絡簡介 502
6.5.1 QPI物理層與同步異步通信原理 503
6.5.2 QPI鏈路層網絡層和消息層 505
6.5.3 QPI的初始化與系統啟動 507
6.5.3.1 鏈路初始化和拓撲發現 507
6.5.3.2 系統啟動 507
6.5.4 QPI的擴展性 509
6.6 基于QPI互聯的高端服務器架構一覽 510
6.6.1 某32路CPU高端主機 510
6.6.2 DELLEMC的雙層主板QPI互聯 511
6.6.3 IBM x3850/3950 X5/X6主機 511
6.6.4 HP Superdome2主機 515
6.6.5 Fujitsu PQ2K主機 518
6.7 理解多核心訪存時空一致性問題 520
6.7.1 訪存空間一致性問題 520
6.7.2 訪存時間一致性問題 521
6.7.2.1 延遲到達導致的錯亂 521
6.7.2.2 訪問沖突導致的錯亂 521
6.7.2.3 提前執行導致的錯亂 522
6.7.2.4 亂序執行導致的錯亂 522
6.8 解決多核心訪存時間一致性問題 523
6.8.1 互斥訪問 523
6.8.2 讓子彈飛 526
6.8.3 硬件原生保證的基本時序 527
6.8.4 解決延遲到達錯亂問題 529
6.8.5 解決訪問沖突錯亂問題 530
6.8.6 解決提前執行測錯亂問題 530
6.8.7 解決亂序執行錯亂問題 531
6.8.8 小結 531
6.9 解決多核心訪存空間一致性問題 533
6.9.1 基于總線監聽的緩存一致性實現 533
6.9.1.1 Snarfing/Write Sync方式 533
6.9.1.2 Write Invalidate方式 534
6.9.2 推導MESIF狀態機 535
6.9.3 MOESI狀態機 540
6.9.4 結合MESIF協議進一步理解鎖和屏障 540
6.9.5 結合MESIF深刻理解時序一致性模型 545
6.9.5.1 終極一致性（UC） 545
6.9.5.2 嚴格一致性（SC） 545
6.9.5.3 順序一致性（SEC） 545
6.9.5.4 處理器一致性（PC） 546
6.9.5.5 弱一致性（WC） 546
6.9.6 緩存行并發寫優化 546
6.9.7 Cache Agent的位置 547
6.9.8 基于共享總線的嗅探過濾機制 548
6.9.8.1 bitmap粗略過濾 549
6.9.8.2 向量bitmap精確過濾 549
6.9.8.3 布隆過濾器與散列采樣 550
6.9.8.4 JETTY filter 551
6.9.8.5 流寄存器式過濾器 553
6.9.8.6 帶計數器的SR過濾器 554
6.9.8.7 藍色基因/P中的嗅探過濾器 554
6.9.9 基于分布式訪存網絡的緩存一致性實現 555
6.9.9.1 分布式網絡對CC機制的影響 557
6.9.9.2 多級緩存和多CPU對CC機制的影響 558
6.9.9.3?即便無鎖也要保證一致 558
6.9.10 分布式網絡下的嗅探過濾機制 559
6.9.10.1 在LLC中增設bitmap向量過濾片內廣播 559
6.9.10.2 Ring網絡的三種嗅探方式 561
6.9.10.3 增設遠程目錄過濾片外廣播 562
6.9.10.4 利用HA代理片內CC事務 565
6.9.10.5 小結 569
6.9.10.6 在網絡路徑上實施嗅探過濾 570
6.9.11 緩存一致性實現實際案例 571
6.9.11.1 Intel Blackford北橋CC實現 572
6.9.11.2 AMD Opteron 800平臺CC實現 573
6.9.11.3 北橋與NC（Node Controller） 575
6.9.11.4 Horus NC實現 576
6.9.11.5 SGI Origin 2000 NC實現 580
6.9.11.6 IBM PERCS超級計算機中的NC 583
6.9.11.7 Intel CPU在QPI網絡下的CC實現 585
6.9.11.8 小結 588
第7章?計算機I/O子系統
7.1 計算機I/O的基本套路 593
7.1.1 Programmed IO Polling模式 593
7.1.2 DMA 中斷模式 598
7.1.3 DMA與緩存一致性 600
7.1.4 Scatter/Gather List（SGL） 601
7.1.5 使用隊列提升I/O性能 601
7.1.6 固件/Firmware 604
7.1.6.1?固件與OS的區別與聯系 605
7.1.6.2?固件的層次 605
7.1.6.3?固件的格式 605
7.1.6.4?固件存在哪 605
7.1.6.5?固件如何加載運行 606
7.1.7 網絡I/O基本套路 606
7.1.8 接入更多外部設備 610
7.1.9 一臺完整計算機的全貌 614
7.2 中斷處理 616
7.3 網絡通信系統 619
7.3.1 OSI七層標準模型 620
7.3.1.1?應用層 620
7.3.1.2?表示層 620
7.3.1.3?會話層 621
7.3.1.4?傳輸層 621
7.3.1.5?網絡層 624
7.3.1.6?鏈路層 626
7.3.1.7?物理層 627
7.3.1.8?傳送層 627
7.3.1.9?小結 629
7.3.2 底層信號處理系統 630
7.3.2.1?AC耦合電容及N/Mbit編碼 630
7.3.2.2?加擾的作用 634
7.3.2.3?各種線路編碼 636
7.3.2.4?各種模擬調制技術 637
7.3.2.5?頻譜寬度與比特率 641
7.3.2.6?數字信號處理與數字濾波 646
7.3.3 以太網——高速通用非訪存式后端外部網絡 647
7.3.3.1?以太網的網絡層 647
7.3.3.2?以太網的鏈路層和物理層 652
7.3.3.3?以太網I/O控制器 652
7.4 典型I/O網絡簡介 652
7.4.1?PCIE——高速通用訪存式前端I/O網絡 654
7.4.1.1?PCI網絡拓撲及數據收發過程 654
7.4.1.2?PCI設備的配置空間 656
7.4.1.3?PCI設備的枚舉和配置 658
7.4.1.4?PCI設備寄存器的物理地址分配和路由 663
7.4.1.5?中期小結 664
7.4.1.6?PCIE網絡拓撲及數據收發過程 665
7.4.1.7?PCIE網絡的層次模型 669
7.4.1.8?NTB非透明橋 685
7.4.1.9?PCIE Switch內部 692
7.4.1.10?在PCIE網絡中傳遞消息 697
7.4.1.11?在PCI網絡中傳遞中斷信號 698
7.4.1.12?在PCIE網絡中傳遞中斷信號 700
7.4.1.13?MSI/MIS-X中斷方式 701
7.4.1.14?PCIE體系中的驅動程序層次 706
7.4.1.15?小結 708
7.4.2 USB——中速通用非訪存式后端I/O網絡 709
7.4.2.1?USB網絡的基本拓撲 712
7.4.2.2?USB設備的枚舉和配置 714
7.4.2.3?USB網絡協議棧 719
7.4.2.4?USB網絡上的數據包傳送 722
7.4.2.5?USB網絡的層次模型 728
7.4.2.6?小結 729
7.4.3 SAS——高速專用非訪存式后端I/O網絡 730
7.4.3.1?SAS網絡拓撲及設備編號規則 733
7.4.3.2?SAS網絡中的Order Set一覽 734
7.4.3.3?SAS的鏈路初始化和速率協商 734
7.4.3.4?SAS網絡的初始化與設備枚舉 743
7.4.3.5?SAS和SCSI的Host端協議棧 753
7.4.3.6?形形色色的登記表 761
7.4.3.7?SAS網絡的數據傳輸方式 778
7.4.3.8?SAS網絡的層次模型 783
7.4.3.9?SAS控制器內部架構 789
7.4.3.10?SAS SXP內部架構 797
7.5 本章小結 797
第8章?繪聲繪色——計算機如何處理聲音和圖像
8.1 聲音處理系統 802
8.1.1 讓蜂鳴器說話 802
8.1.2 音樂是可以被勾兌出來的 803
8.1.2.1?可編程音符生成器PSG 804
8.1.2.2?音樂合成器 805
8.1.2.3?FM合成及波表合成 809
8.1.3 聲卡發展史及架構簡析 812
8.1.4 與發聲控制相關的Host端角色 817
8.1.5 讓計算機成為演奏家 832
8.1.6 獨立聲卡的沒落 832
8.2 圖形處理系統 842
8.2.1 用聲音來畫圖 846
8.2.2 文字模式 849
8.2.2.1?向量文本模式顯示 849
8.2.2.2?用ROM存放字形庫 852
8.2.2.3?點陣文字顯示模式 852
8.2.2.4?單色顯示適配器 855
8.2.2.5?點陣作圖與ASCII Art 856
8.2.3 圖形模式 857
8.2.3.1?Color Graphics Adapter（CGA） 857
8.2.3.2?Enhanced Graphics Adapter（EGA） 860
8.2.3.3?Video BIOS ROM的引入 861
8.2.3.4?Video Graphics Array（VGA） 863
8.2.3.5?VGA的后續 864
8.2.3.6?當代顯卡的圖形和文字模式 864
8.2.4 2D圖形及其渲染流程 864
8.2.4.1?2D圖形加速卡PGC 866
8.2.4.2?2D圖形模型的準備 872
8.2.4.3?對模型進行渲染 874
8.2.4.4?矢量圖和bitmap 875
8.2.4.5?頂點、索引和圖元 876
8.2.4.6?2D圖形動畫 876
8.2.4.7?坐標変換及矩陣運算 878
8.2.4.8?2D圖形渲染流程小結 880
8.2.4.9?2D繪圖庫以及渲染加速 880
8.2.5 3D圖形模型和表示方法 885
8.2.5.1?3D模型的表示 886
8.2.5.2?頂點的4個基本屬性 889
8.2.6 3D圖形渲染流程 893
8.2.6.1?頂點坐標變換階段/Vertex Transform 893
8.2.6.2?頂點光照計算階段/Vertex Lighting 897
8.2.6.3?柵格化階段/Rasterization 899
8.2.6.4?像素著色階段/Pixel Shading 900
8.2.6.5?遮擋判斷階段/Testing 909
8.2.6.6?混合及后處理階段/Blending 914
8.2.6.7?3D渲染流程小結 914
8.2.7 典型的3D渲染特效簡介 915
8.2.7.1?法線貼圖（Normal Map） 916
8.2.7.2?曲面細分與置換貼圖（Tessellation） 920
8.2.7.3?視差/位移貼圖（Parallax Map） 922
8.2.7.4?物體投影（Shadow） 925
8.2.7.5?抗鋸齒（Anti-Aliasing） 926
8.2.7.6?光照控制紋理（Light Mapping） 931
8.2.7.7?紋理動畫（Texture Animation） 934
8.2.8 當代3D游戲制作過程 936
8.2.9 3D圖形加速渲染 937
8.2.9.1?3D圖形渲染管線回顧 939
8.2.9.2?固定渲染管線3D圖形加速 940
8.2.9.3?可編程渲染管線3D圖形加速 943
8.2.9.4?Unified可編程3D圖形加速 955
8.2.9.5?深入AMD R600 GPU內部執行流程 955
8.2.10 3D繪圖API 及軟件棧 963
8.2.10.1?GPU內核態驅動及命令的下發 965
8.2.10.2?GPU用戶態驅動及命令的翻譯 966
8.2.10.3?久違了OpenGL與Direct3D 969
8.2.10.4?Windows圖形軟件棧 973
8.2.11 3D圖形加速卡的輝煌時代 974
8.2.11.1?街機/家用機/手機上的GPU 974
8.2.11.2?SGI Onyx超級圖形加速工作站 978
8.2.11.3?S3 ViRGE時代 979
8.11.2.4?3dfx Voodoo時代 980
8.2.11.5?Nvidia和ATI時代 985
8.3 結語和期盼 991
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大話計算機-計算機系統底層架構原理極限剖析-(全三冊) 作者簡介
冬瓜哥（張冬），現任某半導體公司系統架構師，喜鉆研，著有《大話存儲》系列圖書。
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