内容简介
本书精心选择了计算机系统领域的14篇开创性经典文献，并用中文准确翻译，结合编者自身的理论研究和工程实践，针对14篇文献给出了独到的分析和评论。全书涵盖了人工智能、可计算理论、计算机体系结构、虚拟化、并行计算等细分角度和方向，采用考据考证和文本细读的方法，在每篇内部、篇篇之间先分析后综合，形成一个有机的整体，对于追溯本源、进行原创性基础研究具有重要意义。
本书可作为计算机专业大学生和研究生的教材、教辅读物，也可供非计算机专业的学生、信息技术在职研究人员和工程师参考使用。
目录
目录
序一
序二
前言
第1章 计算机器与智能
（艾伦·图灵，1950年）1
1.1模仿游戏3
1.2对新问题的评价5
1.3游戏中的机器7
1.4数字计算机11
1.5数字计算机的通用性17
1.6关于主要问题的对立观点21
1.6.1来自神学的异议23
1.6.2“鸵鸟”式的异议24
1.6.3来自数学的异议25
1.6.4来自意识的异议29
1.6.5来自各种能力缺陷的异议31
1.6.6来自洛芙莱斯夫人的异议34
1.6.7来自神经系统连续性的异议35
1.6.8来自行为非正式性的异议36
1.6.9来自超感官知觉的异议40
1.7具有学习能力的机器41
参考文献49
思考题50
第2章 论可计算数及其在判定性问题中的应用
（艾伦·图灵，1936年）51
2.1计算机器57
2.2定义58
2.2.1自动机58
2.2.2计算机器60
2.2.3循环机和非循环机61
2.2.4可计算序列和可计算数62
2.3计算机器的实例64
2.4简缩表68
2.5可计算序列的枚举73
2.6通用计算机器76
2.7通用机器的详细描述78
2.8对角线方法的应用81
2.9可计算数的范围 85
2.10可计算数的大类的实例89
2.11在判定性问题中的应用 95
附录可计算性和能行可计算性99
思考题102
第3章 关于EDVAC的报告初稿
（约翰·冯·诺依曼，1945年）103
3.1定义107
3.1.1自动数字计算系统107
3.1.2这种系统功能的准确描述107
3.1.3这种系统产生的数值信息与其输出结果的区别108
3.1.4校验和纠正故障（错误），自动识别和纠正故障的可能性109
3.2系统的主要组成部分109
3.2.1细分需求109
3.2.2第一个特定部分：CA（中央算术运算器）109
3.2.3第二个特定部分：CC（中央控制部件）110
3.2.4第三个特定部分：M（存储器）的不同形式110
3.2.5第三个特定部分：M（存储器）的不同形式（续）111
3.2.6 CA、CC（统称C）和M一起是关联部件。传入和传出部件：输入和输出，调解与外部的联系。外部记录介质：R 111
3.2.7第四个特定部分：I（输入设备）112
3.2.8第五个特定部分：O（输出设备）112
3.2.9M和R的对比，考虑3.2.4节中的（a）~（h）113
3.3讨论的步骤114
3.3.1计划：讨论3.2节列举的所有组成部分（特定部分），以及基本决策114
3.3.2需要对特定部分进行曲折讨论114
3.3.3自动校验错误114
3.4元件，同步，神经元类比114
3.4.1像继电器一样的元件的作用。实例：同步的作用115
3.4.2神经元、突触、兴奋性突触和抑制性突触115
3.4.3使用常规类型真空管的可取性116
3.5控制算术运算的原理117
3.5.1真空管元件：门或触发器117
3.5.2二进制与十进制118
3.5.3二进制乘法的反应时间119
3.5.4套叠式操作与节省设备119
3.5.5超高速（真空管）的作用：连续操作的原则120
3.5.6重构原则121
3.5.7原则的进一步讨论121
3.6电子元件122
3.6.1引入假设的电子元件的原因122
3.6.2简单电子元件的描述122
3.6.3同步，由中央时钟门控123
3.6.4阈值的作用。具有多个阈值的电子元件。多倍延迟123
3.6.5与真空管的比较124
3.7加法和乘法算术运算的电路125
3.7.1二进制数的输入方法：按时间顺序排列的数字125
3.7.2电子元件网络和块符号125
3.7.3加法器126
3.7.4乘法器：需要存储器126
3.7.5讨论存储器127
3.7.6讨论延迟128
3.7.7乘法器：详细结构128
3.7.8乘法器：进一步需求（时序、本地输入和输出）129
3.8减法和除法算术运算的电路130
3.8.1符号的处理130
3.8.2减法器130
3.8.3除法器：详细结构131
3.8.4除法器：进一步需求133
3.9二进制小数点133
3.9.1二进制小数点的主要作用：在乘法和除法中的作用133
3.9.2必须从乘积中省略多位数字。决策：仅限在-1和1之间的数字133
3.9.3规划的结果。加、减、乘、除运算的规则134
3.9.4四舍五入：舍入规则和电路134
3.10开平方算术运算的电路及其他运算135
3.10.1开平方：详细结构135
3.10.2开平方：进一步观察136
3.10.3加、减、乘、除、开平方运算列表137
3.10.4排除其他进一步的运算138
3.11运算器的组织和操作的完整列表139
3.11.1运算器的输入和输出，与存储器连接139
3.11.2操作i、j140
3.11.3操作s141
3.11.4运算（操作）的完整列表142
前言/序言
前言
计算机在人类日常生活的各个方面已经并将继续发挥广泛而深刻的作用。当前人工智能、大数据、高性能计算等方兴未艾，出现了一些基本的重要问题，引起了专业及非专业人士的广泛兴趣，比如：什么是智能？什么是计算？什么是计算机？什么样的问题是可计算的？什么样的问题是不可计算的？为什么需要计算机？计算机是怎样设计的？什么是云计算中的虚拟化技术？什么是标签化体系结构？什么是开源芯片？什么是异构计算？每一个问题毋庸置疑都很重要，但想要真正弄清楚每个问题并不容易，把所有这些问题联系起来、融会贯通更不容易。为了取得实质性的科技创新突破，需要更多的人能真正彻底地搞明白这些问题，而不是仅停留在表面化的理解上。
本书选择的14篇文章是计算机系统方向的经典文献，在计算机科学的发展史上具有奠基性的重要意义，具有极高的原创性，在某种意义上和某些历史阶段代表当时的智慧之巅，是人类智能水平的标志。其中，第1、2篇（《计算机器与智能》《论可计算数及其在判定性问题中的应用》）是艾伦·图灵的作品，第3、4篇（《关于EDVAC的报告初稿》《计算机与人脑》）是约翰·冯·诺依曼的作品，第5、6篇（《论以单处理器的方式实现大规模计算能力的有效性》《多高速缓存系统中一致性问题的一个新解决方案》）是关于并行计算（Parallel Computing）的源头文献，第7篇是关于现在云计算需要的虚拟化（Virtualization）技术的开创性文献，第8篇是关于摩尔定律（Moores Law）的文献，第9篇是关于精简指令集计算机（RISC）的源头文献，第10篇是提出存储墙（Memory Wall）问题的文献，第11篇是较早论述数据流（Data Flow）体系结构的文献，第12篇是论述RAID结构的文献，第13、14篇是在不同的时间论述当时看来微处理器（Microprocessor）会有怎样的发展趋势的文献。
可以设想，如果没有这些文章中的某一篇对应的理论或技术（除去第13、14篇的综述预见性文章），计算机系统的面貌可能会发生缺憾性甚至颠覆性的变化，现有的体系可能会不完整甚至局部坍塌。如果没有存储程序的思想，没有关于“运算器-存储器-控制器-输入设备-输出设备”的组成和结构设计，没有并行计算，没有摩尔定律，没有虚拟化，没有艾伦·图灵对智能机器的信心，没有精简指令集计算机，没有关于存储墙问题的研究，这些情形只要发生一个，计算机科学还会是现在的面貌吗？
上述文章在计算机学术界具有极高的知名度，听闻其名的人很多，但读过并读懂其中一篇全文的人不多，读过并读懂全部14篇全文，并对比、分析、综合，然后形成整体观的人就更寥寥无几了。本书的一大特色就是融会贯通，充分挖掘和发现这14篇文章之间的联系，这种联系对我们准确、深入理解事物的完整面貌是重要的，甚至是必需的。从这个意义上来说，本书是一篇大文章，跨越了75年（从1936年到2011年）撰写的14篇文章是这篇大文章的组成章节，我们和这14篇文章的作者怀着揭示计算机科学真理、建设更美好世界（为人类设计更快、更自动化乃至更智能的计算机器）的梦想，分别贡献自己的智慧，共同谱写了这既客观具体又宏伟壮丽的诗篇。
纵观全书的14篇文章，几乎篇篇都有预见性，例如第1章中艾伦·图灵对能否制造出能思考的机器做出预见（论证），第2章中艾伦·图灵对不可计算问题做出预见（形式化证明），第3章中约翰·冯·诺依曼对存储程序式计算机做出预见（设计），第4章中约翰·冯·诺依曼对计算机与人脑的异同做出预见（比较），第5章中吉恩·M阿姆达尔对单处理器达到较高的计算性能做出预见（分析），第6章对多处理器的高速缓存一致性问题的解决方案做出预见（分析与设计），第7章对第三代计算机体系结构的可虚拟化条件做出预见（形式化证明），第8章对电路的集成度的发展趋势做出预见（分析），第9章对精简指令集计算机的发展前景做出预见（论证），第10章对存储墙问题即将到来做出预见（分析），第11章对数据流体系结构的可行性和前景做出预见（设计和论证），第12章对廉价磁盘冗余阵列的可行性和前景做出预见（设计），第13、14章分别在1996年和2011年对微处理器的未来做出预见（分析和预测）。“在客观全面地回顾历史的基础上对未来做出精准的预见”是这些文章的共同特征。
本书的出发点是希望做“发扬光大”的工作。什么是“发扬光大”？《周易·坤》：坤厚载物，德合无疆；含弘光大，品物咸亨。宋代黄榦在《黄勉斋文集·刘正之遂初堂记》中说：备前人之美发挥而光大之。我们可以设想，14篇文章的作者艾伦·图灵、约翰·冯·诺依曼等如果看到本书，会有惊喜的反应：“啊，我很久之前写的那篇文章你还在研究，感谢你的理解、认可。”或者可能是：“我生有涯，感谢你替我在科技发展日新月异的背景下（纵向）重新评估我的论文，而且能够（横向）相互联系，相互佐证，有很多新的认识。这是对我的
