Patterson-Computer Organization and Design_The Hardware_Software Interface

Preface    Th  e  most  beautiful  thing  we  can  experience  is  the  mysterious.  It  is  the  source  of  all  true  art  and  science.    Albert  Einstein,  What  I  Believe,  1930    About  This  Book    We  believe  that  learning  in  computer  science  and  engineering  should  refl  ect  the  current  state  of  the  fi  eld,  as  well  as  introduce  the  principles  that  are  shaping  computing.  We  also  feel  that  readers  in  every  specialty  of  computing  need  to  appreciate  the  organizational  paradigms  that  determine  the  capabilities,  performance,  energy,  and,  ultimately,  the  success  of  computer  systems.    Modern  computer  technology  requires  professionals  of  every  computing  specialty  to  understand  both  hardware  and  soft  ware.  Th  e  interaction  between  hardware  and  soft  ware  at  a  variety  of  levels  also  off  ers  a  framework  for  understanding  the  fundamentals  of  computing.  Whether  your  primary  interest  is  hardware  or  soft  ware,  computer  science  or  electrical  engineering,  the  central  ideas  in  computer  organization  and  design  are  the  same.  Th  us,  our  emphasis  in  this  book  is  to  show  the  relationship  between  hardware  and  soft  ware  and  to  focus  on  the  concepts  that  are  the  basis  for  current  computers.    Th  e  recent  switch  from  uniprocessor  to  multicore  microprocessors  confi  rmed  the  soundness  of  this  perspective,  given  since  the  fi  rst  edition.  While  programmers  could  ignore  the  advice  and  rely  on  computer  architects,  compiler  writers,  and  silicon  engineers  to  make  their  programs  run  faster  or  be  more  energy-effi  cient  without  change,  that  era  is  over.  For  programs  to  run  faster,  they  must  become  parallel.  While  the  goal  of  many  researchers  is  to  make  it  possible  for  programmers  to  be  unaware  of  the  underlying  parallel  nature  of  the  hardware  they  are  programming,  it  will  take  many  years  to  realize  this  vision.  Our  view  is  that  for  at  least  the  next  decade,  most  programmers  are  going  to  have  to  understand  the  hardware/soft  ware  interface  if  they  want  programs  to  run  effi  ciently  on  parallel  computers.    Th  e  audience  for  this  book  includes  those  with  little  experience  in  assembly  language  or  logic  design  who  need  to  understand  basic  computer  organization  as  well  as  readers  with  backgrounds  in  assembly  language  and/or  logic  design  who  want  to  learn  how  to  design  a  computer  or  understand  how  a  system  works  and  why  it  performs  as  it  does.