5 полезных книг по железу

Эти книги по железу помогут разобраться в архитектуре ЭВМ и понять, как работает все железное.

Ева Янковская

Эксперт по «железу», преподаватель по аппаратному программированию и методист в Школе программистов МШП

Научиться писать программы можно быстро и относительно не сложно. При условии усидчивости и желания, конечно же.

А чтобы писать их осмысленно, понимая принципы работы процессора и компьютерной памяти, рекомендую эти книги.

Чарльз Петцольд Код: тайный язык информатики

Купить

Неистово советую начать с этой книги. Если вы раскроете «тайный код», остальные можно даже не читать 🙂

Сначала вы разберетесь с принципами кодирования информации с точки зрения представления ее в компьютере (не путать с шифрованием) и системами счисления. Очень хорошо «разжевываются» и понятия бинарности, разрядности и логических вычислений.

Следующий блок посвящен физике — как ток течет по проводам, как работают реле, как составлять первые электронные схемы. А потом идет сборка компьютерных компонентов типа памяти и процессора.

Плюсы

• Петцольд очень подробно и понятно рассказывает про базовые понятия. В особенности про двоичный и шестнадцатеричный код и логику, логические вентили;
• Совместно с автором вы потихоньку «собираете компьютер». Воображаемый, конечно, но зато с нуля;
• Книга написана легким, живым языков, без занудных академических терминов. Читается легко, но не быстро. Но того стоит.

Минусы

• Много времени уделяется технологиям прошлого — телеграфу, например. Восприятию не вредит, но время отнимает.

Отдельно рекомендую программистам главу № 16 «Сборка памяти». Правда, до этой главы лучше прочитать и все остальные. (:

Бонус: есть немного про Ассемблер.

Э. Таненбаум «Архитектура компьютера»

Купить

Наиболее полная книга об архитектуре ЭВМ. Здесь не раскрываются базовые вещи (они в книжке № 1), идет упор на углубленное изучение.

Например, большой блок, посвященный уровню устройства процессоров, памяти, прерываний, ассемблера (здесь его достаточное количество). Не вижу смысла расписывать, т.к на ТП уже был обзор на эту книгу.

Плюсы

• Последовательно рассматриваются все уровни компьютерной архитектуры: цифровой логический уровень (особенно хорошо зайдет после Петцольда), затем уровень микроархитектуры, архитектуры набора команд, уровень операционной системы и уровень ассемблера;
• С точки зрения программирования уделяется много внимания представлению данных в памяти ПК, даже больше, чем у Петцольда;
• В приложении много материалов по программированию на ассемблере.

Минусы

• Не могу сказать, что информация устаревшая. Но новые технологии не рассматриваются, вроде тех же SSD. Но, с другой стороны, тут это и не нужно.

В качестве дополнительного чтения рекомендую Э. Таненбаум, Х. Бос «Современные операционные системы». Здесь речь об организации операционных систем. В том числе и с точки зрения «железа». Книга выпущена в 2018, есть вопросы к актуальности (последняя описанная ОС — Windows 8). Но для понимания принципов отлично подойдет.

Дэвид М. Харрис и Сара Л. Харрис Цифровая схемотехника и архитектура компьютера.

Купить

Упор сделан на физику. Начало посвящено цифровым логическим схемам, от которых авторы переходят к разработке комбинационных и последовательных схем. На основе этих знаний уже строится разработка процессора MIPS. В итоге вы получаете собственноручно разработанный микропроцессор.

Плюсы

• Весело-задорно рассказывается обо всем, много иллюстраций.
• Много, много, очень много физики. Подойдет для тех, кто хочет на физическом уровне понять, как «думает комп».
• В книге говорится не только о процессорах для ПК (как работает система ввода и вывода данных), но и о микроконтроллерах и микропроцессорах.

Минусы

• Тот же упор на физику. Не всем программистам нужно такое углубление, но это как минимум прокачивает кругозор.
• В этой книге приводятся примеры на языках SystemVerilog и VHDL. Мне было сложновато вникнуть.

Еще пара книг. В них больше упор на математическую составляющую. И это — учебники для ВУЗов, так что будьте готовы к налету академизма.

Сергеев Сергей Львович Архитектуры вычислительных систем

Купить

Многие разделы посвящены архитектуре ЭВМ на уровне команд и адресов. Упор на архитектуру процессоров RISC и CISC. Максимально подробно расписано представление данных и принципов вычислений, много математики. Большой обзор команд арифметико-логического типа и адресации + команды передачи управления и циклов.

Скорее всего, будет интересно в первую очередь программистам, с точки зрения математики и немного «железа».

Скотт Мюллер Модернизация и ремонт ПК.

Читать

Взгляд на железо компьютера со стороны ремонта. Если вдруг вы хотите научиться выбирать, собирать, модернизировать сборки компьютеров — рекомендую от души.

Минус книги — 2011 год. Увы, потеря актуальности неизбежна. Но, опять же, описанные принципы на века.

И отдельная ссылка: Университет Низкоуровневого Программирования. В блоке «Теория» вы найдете еще больше ссылок на источники для самостоятельного изучения.