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第1章　计算机系统结构导论1

1.1　计算机系统结构的基本概念1

1.1.1　计算机系统的层次结构1

1.1.2　计算机系统的结构、组成与实现3

1.1.3　计算机系统的特性7

1.2　计算机系统结构中并行性的发展10

1.2.1　冯·诺依曼型计算机系统结构10

1.2.2　并行性概念12

1.2.3　提高并行性的技术途径13

1.3　计算机系统的分类18

1.4　计算机性能的评价21

1.4.1　计算机系统设计和测评的基本原则21

1.4.2 CPU性能公式23

1.4.3　系统结构的性能评价标准25

本章小结27

习题128

2.1.1　数据表示的基本概念31

2.1　数据表示31

第2章　指令系统31

2.1.2　高级数据表示32

2.1.3　浮点数尾数的下溢处理34

2.2　指令系统的优化设计36

2.2.1　寻址方式分析36

2.2.2　指令格式的优化38

2.3　计算机指令系统的发展方向44

2.3.1　CISC45

2.3.2　RISC47

2.3.3　RISC的新发展50

本章小结52

习题252

第3章　流水线技术与向量处理技术55

3.1　流水线的基本原理55

3.1.1　重叠解释方式55

3.1.2　先行控制57

3.1.3　流水技术原理60

3.1.4　流水线的分类62

3.2.1　吞吐率65

3.2　流水线性能分析65

3.2.2　加速比69

3.2.3　效率69

3.3　流水线中的相关及处理72

3.3.1　局部性相关及处理72

3.3.2　全局性相关及处理74

3.3.3　非线性流水线的调度77

3.4　先进的流水线调度技术81

3.3.4　流水机器的中断处理81

3.4.1　集中式动态调度方法——记分牌82

3.4.2　分布式动态调度方法——Tomasulo算法83

3.4.3　动态转移目标缓冲技术86

3.5　指令级并行技术87

3.5.1　超标量处理机88

3.5.2　超长指令字处理机89

3.5.3　超流水线处理机90

3.5.4　超标量超流水线处理机91

3.6　向量处理技术95

3.6.1　向量处理方法96

3.6.2　向量处理机98

3.6.3　向量处理的性能101

本章小结103

习题3104

4.1　存储系统及性能109

4.1.1　存储系统的层次结构109

第4章　存储系统109

4.1.2　存储系统的性能参数111

4.1.3　存储系统的相关问题113

4.2　并行主存系统113

4.2.1　主存系统的频宽分析113

4.2.2　单体多字存储器115

4.2.3　交叉访问存储器115

4.2.4　提高存储器频宽的方法117

4.3.1　虚拟存储器的工作原理118

4.3　虚拟存储器118

4.3.2　虚拟存储器的管理方式及地址变换119

4.3.3　替换算法125

4.3.4　虚拟存储器中的相关技术131

4.3.5　虚拟存储器的工作过程135

4.4　高速缓冲存储器137

4.4.1　Cache的基本原理137

4.4.2　地址映像与地址变换139

4.4.3　Cache的替换算法及实现144

4.4.4　Cache的性能分析146

本章小结151

习题4151

第5章　并行处理机155

5.1　并行处理机的结构与特点155

5.1.1　并行处理机的结构155

5.1.2　并行处理机的特点157

5.1.3　并行处理机的算法158

5.2　并行处理机的互连网络161

5.2.1　互连网络设计的相关内容162

5.2.2 网络部件162

5.2.3　互连函数163

5.2.4　互连网络特性参数166

5.2.5　静态连接网络168

5.2.6　动态连接网络175

5.3　几种典型的并行处理机188

5.3.1　ILLIAC-Ⅳ阵列处理机188

5.3.2　BSP计算机190

5.3.3　MasPar MP-1计算机194

本章小结198

习题5198

第6章　多处理机201

6.1　多处理机的结构与特点201

6.1.1　多处理机的结构201

6.1.2　多处理机的特点205

6.2　多处理机的Cache一致性206

6.2.1　出现Cache一致性问题的原因207

6.2.2　监听一致性协议209

6.2.3　基于目录的协议211

6.3　多处理机的软件215

6.3.1　并行算法215

6.3.2　程序并行性分析217

6.3.3　并行程序设计语言218

6.3.4　多处理机的操作系统222

6.4.1　任务粒度与系统性能225

6.4　多处理机的性能225

6.4.2　多处理机性能模型226

6.5　MIMD并行机结构模型232

6.5.1　并行向量处理机232

6.5.2　对称多处理机233

6.5.3　大规模并行处理机233

6.5.4　分布共享存储器多处理机234

6.5.5　机群系统235

本章小结236

习题6237

第7章　数据流计算机240

7.1　数据流计算机的基本原理240

7.1.1　数据流计算机的驱动方式240

7.1.2　数据流计算机的指令结构242

7.2　数据流程序图和数据流语言243

7.2.1　数据流程序图243

7.2.2　数据流语言248

7.3.1　静态数据流计算机249

7.3　数据流计算机结构249

7.3.2　动态数据流计算机251

7.4　数据流计算机的性能评价及发展趋势255

7.4.1　数据流计算机的优点255

7.4.2　数据流计算机存在的主要问题256

7.4.3　数据流计算机的研究方向257

本章小结258

习题7258

参考文献260