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電腦i7是什麼的問題，我們搜遍了碩博士論文和台灣出版的書籍，推薦（美）戴維·A.帕特森寫的 計算機組成與設計：硬件/軟件接口（ARM版） 和田宇的 一個64位操作系統的設計與實現都 可以從中找到所需的評價。
這兩本書分別來自機械工業 和人民郵電所出版 。
計算機組成與設計：硬件/軟件接口（ARM版）
為了解決電腦i7是什麼 的問題，作者（美）戴維·A.帕特森 這樣論述：
本書由2017年圖靈獎得主Patterson和Hennessy共同撰寫，是電腦體系結構領域的經典教材，強調軟硬體協同設計及其對性能的影響。 本書採用ARMv8體系結構,講解硬體技術、組合語言、電腦算數運算、流水線、記憶體層次結構以及I/O的基本原理。新內容涵蓋平板電腦、雲基礎設施、ARM（行動計算裝置）以及x86（雲計算）體系結構，新實例包括IntelCorei7、ARMCortex-A53以及NVIDIAFermiGPU。本書適合作為高等院校電腦專業的教材，也適合廣大專業技術人員參考。 出版者的話 讚譽 譯者序 前言 作者簡介 第1章 電腦的抽象與技術 1 1.1 引言
1 1.1.1 電腦應用的分類和特點 2 1.1.2 歡迎來到後PC時代 3 1.1.3 你能從本書中學到什麼 4 1.2 電腦體系結構中的8個偉大思想 6 1.2.1 面向摩爾定律的設計 6 1.2.2 使用抽象簡化設計 7 1.2.3 加速大概率事件 7 1.2.4 通過並行提高性能 7 1.2.5 通過流水線提高性能 7 1.2.6 通過預測提高性能 7 1.2.7 記憶體層次結構 7 1.2.8 通過冗餘提高可靠性 7 1.3 程式表像之下 8 1.4 硬體包裝之下 10 1.4.1 顯示器 11 1.4.2 觸控式螢幕 12 1.4.3 打開主機殼 13 1.4.4 資料的安全存儲
15 1.4.5 與其他電腦通信 16 1.5 處理器和記憶體製造技術 17 1.6 性能 20 1.6.1 性能的定義 20 1.6.2 性能的度量 22 1.6.3 CPU的性能及其度量因素 24 1.6.4 指令的性能 24 1.6.5 經典的CPU性能公式 25 1.7 功耗牆 28 1.8 滄海巨變：從單一處理器向多處理器轉變 29 1.9 實例：Intel Core i7基準測試 32 1.9.1 SPEC CPU基準測試程式 32 1.9.2 SPEC功耗基準測試程式 34 1.10 謬誤與陷阱 34 1.11 本章小結 36 1.12 歷史觀點與拓展閱讀 37 1.13 練習
題 38 第2章 指令：電腦的語言 42 2.1 引言 42 2.2 電腦硬體的操作 44 2.3 電腦硬體的運算元 46 2.3.1 記憶體運算元 47 2.3.2 常數或立即數運算元 50 2.4 有符號數和無符號數 51 2.5 電腦中指令的表示 56 2.6 邏輯操作 61 2.7 決策指令 64 2.7.1 迴圈 65 2.7.2 邊界檢查的簡便方法 67 2.7.3 case/switch語句 67 2.8 電腦硬體對過程的支援 68 2.8.1 使用更多的寄存器 69 2.8.2 過程嵌套 71 2.8.3 在棧中為新資料分配空間 73 2.8.4 在堆中為新資料分配空間 74
2.9 人機交互 76 2.10 LEGv8中的寬立即數和地址的定址 79 2.10.1 寬立即數 79 2.10.2 分支中的定址 80 2.10.3 LEGv8定址模式總結 82 2.10.4 機器語言解碼 82 2.11 並行與指令：同步 86 2.12 翻譯並啟動程式 88 2.12.1 編譯器 88 2.12.2 彙編器 89 2.12.3 連結器 90 2.12.4 載入器 92 2.12.5 動態連結程式庫 92 2.12.6 啟動Java程式 94 2.13 綜合實例：C排序程式 95 2.13.1 swap過程 95 2.13.2 sort過程 97 2.14 陣列和指標
101 2.14.1 用陣列實現clear 102 2.14.2 用指針實現clear 102 2.14.3 比較兩個版本的clear 103 2.15 高級主題：編譯C和解釋Java 104 2.16 實例：MIPS指令集 104 2.17 實例：ARMv7（32位元）指令集 105 2.18 實例：x86指令集 106 2.18.1 Intel x86的演進 107 2.18.2 x86寄存器和資料定址模式 108 2.18.3 x86整數操作 110 2.18.4 x86指令編碼 112 2.18.5 x86總結 112 2.19 實例：ARMv8指令集的其他部分 113 2.19.1
完整的ARMv8整數算術邏輯指令 114 2.19.2 完整的ARMv8整數資料傳輸指令 116 2.19.3 完整的ARMv8分支指令 117 2.20 謬誤與陷阱 118 2.21 本章小結 119 2.22 歷史觀點與拓展閱讀 121 2.23 練習題 121 第3章 電腦的算數運算 128 3.1 引言 128 3.2 加法和減法 128 3.3 乘法 131 3.3.1 順序乘法演算法及硬體 131 3.3.2 有符號乘法 134 3.3.3 更快速的乘法 134 3.3.4 LEGv8中的乘法 134 3.3.5 小結 135 3.4 除法 135 3.4.1 除法演算法及硬體
135 3.4.2 有符號除法 137 3.4.3 更快速的除法 138 3.4.4 LEGv8中的除法 138 3.4.5 小結 139 3.5 浮點運算 140 3.5.1 浮點表示 141 3.5.2 異常和中斷 142 3.5.3 IEEE 754浮點標準 142 3.5.4 浮點加法 145 3.5.5 浮點乘法 148 3.5.6 LEGv8中的浮點指令 150 3.5.7 算術精確性 154 3.5.8 小結 156 3.6 並行與電腦算術：子字並行 157 3.7 實例：x86中的流處理SIMD擴展和高級向量擴展 158 3.8 實例：其他的ARMv8算術指令 160 3.8.
1 完整的ARMv8整數和浮點算術指令 160 3.8.2 完整的ARMv8 SIMD指令 161 3.9 加速：子字並行和矩陣乘法 163 3.10 謬誤與陷阱 166 3.11 本章小結 168 3.12 歷史觀點與拓展閱讀 171 3.13 練習題 171 第4章 處理器 175 4.1 引言 175 4.1.1 一種基本的LEGv8實現 176 4.1.2 實現概述 176 4.2 邏輯設計的一般方法 178 4.3 建立資料通路 180 4.4 一種簡單的實現機制 187 4.4.1 ALU控制 187 4.4.2 主控制單元的設計 188 4.4.3 資料通路的操作 191 4.
4.4 完成控制單元 194 4.4.5 為什麼不使用單週期實現 195 4.5 流水線概述 197 4.5.1 面向流水線的指令集設計 200 4.5.2 流水線冒險 200 4.5.3 流水線概述小結 206 4.6 流水線資料通路及其控制 207 4.6.1 圖形化表示的流水線 215 4.6.2 流水線控制 218 4.7 數據冒險：旁路與阻塞 221 4.8 控制冒險 231 4.8.1 假定分支不發生 231 4.8.2 減少分支延遲 232 4.8.3 動態分支預測 234 4.8.4 流水線小結 236 4.9 異常 236 4.9.1 LEGv8體系結構中的異常處理 237
4.9.2 流水線實現中的異常 238 4.10 指令級並行 241 4.10.1 推測的概念 242 4.10.2 靜態多發射 243 4.10.3 動態多發射 246 4.10.4 動態流水線調度 247 4.10.5 能耗效率與高級流水線 249 4.11 實例：ARM Cortex-A53和Intel Core i7流水線 250 4.11.1 ARM Cortex-A53 251 4.11.2 Intel Core i7 920 253 4.11.3 Intel Core i7 920的性能 255 4.12 加速：指令級並行和矩陣乘法 256 4.13 高級主題：採用硬體設計語言描
述和建模流水線的數位設計技術以及更多流水線示例 258 4.14 謬誤與陷阱 258 4.15 本章小結 259 4.16 歷史觀點與拓展閱讀 260 4.17 練習題 260 第5章 大容量和高速度：開發記憶體層次結構 271 5.1 引言 271 5.2 記憶體技術 275 5.2.1 SRAM技術 275 5.2.2 DRAM技術 275 5.2.3 快閃記憶體 277 5.2.4 磁碟記憶體 277 5.3 cache的基本原理 279 5.3.1 cache訪問 280 5.3.2 cache缺失處理 285 5.3.3 寫操作處理 285 5.3.4 cache實例：Intrin
sity FastMATH處理器 287 5.3.5 小結 289 5.4 cache性能的評估和改進 289 5.4.1 通過更靈活的塊放置策略來減少cache缺失 292 5.4.2 在cache中查找塊 295 5.4.3 替換塊的選擇 296 5.4.4 使用多級cache減少缺失代價 297 5.4.5 通過分塊進行軟體優化 299 5.4.6 小結 303 5.5 可信記憶體層次結構 303 5.5.1 失效的定義 303 5.5.2 糾1檢2漢明碼（SEC/DED） 305 5.6 虛擬機器 308 5.6.1 虛擬機器監視器的要求 309 5.6.2 指令集體系結構（缺乏）對虛
擬機器的支援 309 5.6.3 保護和指令集體系結構 310 5.7 虛擬記憶體 310 5.7.1 頁的存放和查找 313 5.7.2 缺頁故障 315 5.7.3 用於大型虛擬位址的虛擬記憶體 316 5.7.4 關於寫 318 5.7.5 加快位址轉換：TLB 318 5.7.6 Intrinsity FastMATH TLB 319 5.7.7 集成虛擬記憶體、TLB和cache 322 5.7.8 虛擬記憶體中的保護 323 5.7.9 處理TLB缺失和缺頁 324 5.7.10 小結 326 5.8 記憶體層次結構的一般框架 328 5.8.1 問題1：塊放在何處 328 5.8
.2 問題2：如何找到塊 329 5.8.3 問題3：cache缺失時替換哪一塊 330 5.8.4 問題4：寫操作如何處理 330 5.8.5 3C：一種理解記憶體層次結構行為的直觀模型 331 5.9 使用有限狀態機控制簡單的cache 332 5.9.1 一個簡單的cache 333 5.9.2 有限狀態機 333 5.9.3 一個簡單cache控制器的有限狀態機 335 5.10 並行與記憶體層次結構：cache一致性 336 5.10.1 實現一致性的基本方案 337 5.10.2 監聽協議 337 5.11 並行與記憶體層次結構：廉價冗餘磁碟陣列 339 5.12 高級主題：實現c
ache控制器 339 5.13 實例：ARM Cortex-A53和Intel Core i7的記憶體層次結構 339 5.14 實例：ARMv8系統的剩餘部分以及特殊指令 343 5.15 加速：cache分塊和矩陣乘法 345 5.16 謬誤與陷阱 346 5.17 本章小結 349 5.18 歷史觀點與拓展閱讀 350 5.19 練習題 350 第6章 並行處理器：從用戶端到雲 362 6.1 引言 362 6.2 創建並行處理常式的難點 364 6.3 SISD、MIMD、SIMD、SPMD和向量 367 6.3.1 x86中的SIMD：多媒體擴展 368 6.3.2 向量 368
6.3.3 向量與標量 370 6.3.4 向量與多媒體擴展 370 6.4 硬體多執行緒 372 6.5 多核和其他共用記憶體多處理器 375 6.6 圖形處理單元 378 6.6.1 NVIDIA GPU體系結構簡介 379 6.6.2 NVIDIA GPU存儲結構 380 6.6.3 正確理解GPU 381 6.7 集群、倉儲式電腦和其他消息傳遞多處理器 383 6.8 多處理器網路拓撲簡介 386 6.9 與外界通信：集群網路 389 6.10 多處理器基準測試程式和性能模型 389 6.10.1 性能模型 391 6.10.2 Roof?line模型 392 6.10.3 兩代Op
teron的比較 393 6.11 實例：Intel Core i7 960和NVIDIA Tesla GPU的評測及Roof?line模型 396 6.12 加速：多處理器和矩陣乘法 399 6.13 謬誤與陷阱 402 6.14 本章小結 403 6.15 歷史觀點與拓展閱讀 405 6.16 練習題 405 附錄A 邏輯設計基礎 414 索引 470 網路內容 附錄B 圖形處理單元 附錄C 控制器的硬體實現 附錄D RISC指令集體系結構 術語表 擴展閱讀
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一個64位操作系統的設計與實現
為了解決電腦i7是什麼 的問題，作者田宇 這樣論述：
本書講述了一個64位元多核作業系統的自製過程。此作業系統自製過程是先從虛擬平臺構築起一個基礎框架，隨後再將基礎框架移植到物理平臺中進行升級、完善與優化。為了凸顯64位元多核作業系統的特點，物理平臺選用搭載著Intel Core- i7處理器的筆記型電腦。與此同時，本書還將Linux內核的源碼精髓、諸多官方白皮書以及多款常用協議濃縮於其中，可使讀者在讀完本書後能夠學以致用，進而達到理論聯繫實際的目的。 全書共分為16章。第1~2章講述了作業系統的基礎概念和開發作業系統需要掌握的知識；第3~5章在虛擬平臺下快速構建起一個作業系統模型；第6~16章將在物理平臺下對作業系統模型做進一步升級、優化和完
善。 本書既適合在校學習理論知識的初學者，又適合在職工作的軟體工程師或有一定基礎的業餘愛好者。 田宇，Linux內核愛好者，曾在多家大中型軟體公司從事軟體開發工作，參與過多款高端嵌入式產品的開發研製，主要負責Linux內核和驅動的研發，以及開源操作系統環境的深度定製。 第一部分 作業系統相關知識介紹及環境搭建 第1章 作業系統概述 4 1.1 什麼是作業系統 4 1.2 作業系統的組成結構 4 1.3 編寫作業系統需要的知識 7 1.4 本書作業系統簡介 8 第2章 環境搭建及基礎知識 9 2.1 虛擬機器及開發系統平臺介紹 9 2.1.1 VMwar
e的安裝 9 2.1.2 編譯環境CentOS 6 10 2.1.3 Bochs虛擬機器 11 2.2 組合語言 14 2.2.1 AT&T組合語言格式與Intel組合語言格式 14 2.2.2 NASM編譯器 16 2.2.3 使用組合語言調用C語言的函數 16 2.3 C語言 19 2.3.1 GNU C內嵌組合語言 20 2.3.2 GNU C語言對標準C語言的擴展 23 第二部分 初級篇 第3章 BootLoader引導啟動程式 30 3.1 Boot引導程式 30 3.1.1 BIOS引導原理 31 3.1.2 寫一個Boot引導程式 32 3.1.3 創建虛擬軟碟鏡像檔 36 3
.1.4 在Bochs上運行我們的Boot程式 38 3.1.5 載入Loader到記憶體 40 3.1.6 從Boot跳轉到Loader程式 52 3.2 Loader引導載入程式 54 3.2.1 Loader原理 54 3.2.2 寫一個Loader程式 55 3.2.3 從真實模式進入保護模式再到IA-32e模式 65 3.2.4 從Loader跳轉到內核程式 75 第4章 內核層 78 4.1 內核執行頭程式 78 4.1.1 什麼是內核執行頭程式 78 4.1.2 寫一個內核執行頭程式 79 4.2 內核主程序 83 4.3 螢幕顯示 85 4.3.1 在螢幕上顯示色彩 86 4.
3.2 在螢幕上顯示log 88 4.4 系統異常 100 4.4.1 異常的分類 101 4.4.2 系統異常處理（一） 102 4.4.3 系統異常處理（二） 109 4.5 初級記憶體管理單元 121 4.5.1 獲得實體記憶體資訊 121 4.5.2 計算可用實體記憶體頁數 123 4.5.3 分配可用實體記憶體頁 126 4.6 中斷處理 142 4.6.1 8259A PIC 142 4.6.2 觸發中斷 148 4.7 鍵盤驅動 152 4.7.1 簡述鍵盤功能 152 4.7.2 實現鍵盤中斷捕獲函數 154 4.8 進程管理 155 4.8.1 簡述進程管理模組 155 4.
8.2 PCB 156 4.8.3 init進程 163 第5章 應用層 171 5.1 跳轉到應用層 171 5.2 實現系統調用API 180 5.3 實現一個系統調用處理函數 185 第三部分 高級篇 第6章 處理器體系結構 190 6.1 基礎功能與新特性 190 6.1.1 運行模式 190 6.1.2 通用寄存器 191 6.1.3 CPUID指令 192 6.1.4 標誌寄存器EFLAGS 193 6.1.5 控制寄存器 195 6.1.6 MSR寄存器組 199 6.2 位址空間 199 6.2.1 虛擬位址 200 6.2.2 物理位址 200 6.3 真實模式 200 6
.3.1 真實模式概述 201 6.3.2 真實模式的段定址方式 201 6.3.3 真實模式的中斷向量表 201 6.4 保護模式 202 6.4.1 保護模式概述 202 6.4.2 保護模式的段管理機制 206 6.4.3 保護模式的中斷/異常處理機制 214 6.4.4 保護模式的頁管理機制 217 6.4.5 保護模式的位址轉換過程 224 6.5 IA-32e模式 226 6.5.1 IA-32e模式概述 226 6.5.2 IA-32e模式的段管理機制 228 6.5.3 IA-32e模式的中斷/異常處理機制 234 6.5.4 IA-32e模式的頁管理機制 234 6.5.5
IA-32e模式的位址轉換過程 237 第7章 完善BootLoader功能 238 7.1 真實模式的定址瓶頸 238 7.1.1 錯綜複雜的1 MB物理位址空間 238 7.1.2 突破1 MB實體記憶體瓶頸 239 7.1.3 真實模式下的4 GB線性位址定址 240 7.2 獲取物理位址空間資訊 240 7.3 作業系統引導載入階段的記憶體空間劃分 242 7.4 U盤啟動 244 7.4.1 USB-FDD、USB-ZIP和USB-HDD啟動模式的簡介 244 7.4.2 將Boot引導程式移植到U盤中啟動 251 7.5 在物理平臺上啟動作業系統 255 7.6 細說VBE功能的實
現 261 7.6.1 VBE規範概述 261 7.6.2 獲取物理平臺的VBE相關資訊 272 7.6.3 設置顯示模式 279 第8章 內核主程序 282 8.1 內核主程序功能概述 282 8.2 作業系統的Makefile編譯腳本 282 8.3 作業系統的kernel.lds連結腳本 286 8.4 作業系統的線性位址空間劃分 289 8.5 獲得處理器的固件資訊 290 第9章 高級記憶體管理單元 297 9.1 SLAB記憶體池 297 9.1.1 SLAB記憶體池概述及相關結構體定義 298 9.1.2 SLAB記憶體池的創建與銷毀 299 9.1.3 SLAB記憶體池中物件的
分配與回收 302 9.2 基於SLAB記憶體池技術的通用記憶體管理單元 308 9.2.1 通用記憶體管理單元的初始化函數slab_init 308 9.2.2 通用記憶體的分配函數kmalloc 312 9.2.3 通用記憶體的回收函數kfree 317 9.3 調整物理頁管理功能 321 9.3.1 記憶體管理單元結構及相關函數調整 321 9.3.2 調整alloc_pages函數 323 9.3.3 創建free_pages函數 327 9.4 頁表初始化 330 9.4.1 頁表重新初始化 331 9.4.2 VBE幀緩存區位址重映射 334 第10章 高級中斷處理單元 337 1
0.1 APIC概述 337 10.2 Local APIC 338 10.2.1 Local APIC的基礎資訊 338 10.2.2 Local APIC整體結構及各功能描述 344 10.3 I/O APIC 352 10.3.1 I/O APIC控制器的基礎資訊 353 10.3.2 I/O APIC整體結構及各引腳功能 356 10.4 中斷控制器的模式選擇與初始化 358 10.4.1 中斷模式 359 10.4.2 Local APIC控制器的初始化 362 10.4.3 I/O APIC控制器的初始化 368 10.5 高級中斷處理功能 375 10.5.1 Linux的中斷處
理機制概述 375 10.5.2 實現中斷上半部處理功能 377 第11章 設備驅動程式 382 11.1 鍵盤和滑鼠驅動程式 382 11.1.1 鍵盤和滑鼠控制器 382 11.1.2 完善鍵盤驅動 389 11.1.3 實現滑鼠驅動 398 11.2 硬碟驅動程式 403 11.2.1 硬碟設備初探 403 11.2.2 完善硬碟驅動程式 418 第12章 進程管理 428 12.1 進程管理單元功能概述 428 12.2 多核處理器 429 12.2.1 超執行緒技術與多核技術概述 429 12.2.2 多核處理器間的IPI通信機制介紹 434 12.2.3 讓我們的系統支援多核 43
7 12.3 進程調度器 464 12.3.1 Linux進程調度器簡介 465 12.3.2 牆上時鐘與計時器 468 12.3.3 內核計時器 479 12.3.4 實現進程調度功能 486 12.4 內核同步方法 498 12.4.1 原子變數 498 12.4.2 信號量 499 12.4.3 完善自旋鎖 501 12.5 完善進程管理單元 503 12.5.1 完善PCB與處理器運行環境 503 12.5.2 完善進程調度器和AP處理器引導程式 508 12.5.3 關於執行緒 514 第13章 檔案系統 516 13.1 檔案系統概述 516 13.2 解析FAT32檔案系統 51
7 13.2.1 FAT32檔案系統簡介 517 13.2.2 通過實例深入解析FAT32檔案系統 523 13.2.3 實現基於路徑名的檔案系統檢索功能 532 13.3 虛擬檔案系統 552 13.3.1 Linux VFS簡介 552 13.3.2 實現VFS 554 第14章 系統調用API庫 566 14.1 系統調用API結構 566 14.2 基於POSIX規範實現系統調用API庫 567 14.2.1 POSIX規範下的系統調用API簡介 567 14.2.2 升級系統調用模組 568 14.2.3 基礎檔操作的系統調用API實現 574 14.2.4 進程創建的系統調用API
實現 599 14.2.5 記憶體管理的基礎系統調用API實現 618 第15章 Shell命令解析器及命令 626 15.1 Shell命令解析器 626 15.1.1 Shell命令解析器概述 626 15.1.2 實現Shell命令解析器 627 15.2 基礎命令 641 15.2.1 重啟命令reboot 641 15.2.2 工作目錄切換命令cd 642 15.2.3 目錄內容顯示命令ls 645 15.2.4 文件查看命令cat 654 15.2.5 程式執行命令exec 655 第16章 一個彩蛋 665 附錄 術語表 676 參考資料 679