Современная архитектура и устройство компьютеров

Книга посвящена архитектуре и принципам работы современных цифровых уст-ройств: компьютеров, смартфонов, облачных серверов. Подробно рассмотрены архитектуры процессоров и наборы инструкций x86, x64, ARM и RISC-V. Опи-сано внутреннее устройство процессора, логические вентили, триггеры, регист-ры, конвейеры, показаны режимы адресации, обработка прерываний, представ-лены основы машинной логики, методы повышения вычислительной производи-тельности процессоров. Приведен пример разработки процессора RISC-V на базе недорогой платы FPGA (ПЛИС). Описаны принципы виртуализации и технологии, лежащие в основе виртуальных машин, рассмотрены архитектурные решения для обеспечения кибербезопасности и конфиденциальности вычислений. Уделено внимание специализированным компьютерным архитектурам: облачным серверам, мобильным устройствам, процессорам для нейронных сетей и машинного обучения, блокчейна и майнинга, беспилотного транспорта. На практическом примере показаны квантовые вычисления, рассмотрены другие перспективные направления в вычислительных архитектурах.

Из этой книги вы

• узнаете об основах современных компьютерных систем;
• подробно изучите устройство процессоров, включая логические вентили, триггеры, регистры, последовательную логику, обработку прерываний и конвейеры управления;
• исследуете процессорные архитектуры и наборы инструкций, включая x86, x64, ARM и RISC-V;
• узнаете, как реализовать процессор RISC-V на недорогой плате FPGA (ПЛИС);
• напишете программу для квантовых вычислений и запустите ее на реальном квантовом компьютере.