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第1章 计算机系统结构的基础知识及并行性开发 1

1.1计算机系统的层次结构 1

1.2计算机系统结构、计算机组成和计算机实现 2

1.2.1计算机系统结构的定义和内涵 2

1.2.2计算机组成和计算机实现的定义和内涵 3

1.2.3计算机系统结构、组成、实现的相互关系与影响 5

1.3计算机系统的软硬件取舍、性能评测及定量设计原理 7

1.3.1软、硬件取舍的基本原则 7

1.3.2计算机系统的性能评测及定量设计原理 8

1.3.3计算机系统设计的主要任务和方法 13

1.4软件、应用、器件的发展对系统结构的影响 15

1.4.1软件发展对系统结构的影响 15

1.4.2应用发展对系统结构的影响 20

1.4.3器件发展对系统结构的影响 22

1.5系统结构中的并行性开发及计算机系统的分类 23

1.5.1并行性的概念与开发 23

1.5.2计算机系统的分类 26

习题1 28

第2章 数据表示、寻址方式与指令系统 30

2.1数据表示 30

2.1.1数据表示与数据结构 30

2.1.2高级数据表示 31

2.1.3引入数据表示的原则 36

2.1.4浮点数尾数基值大小和下溢处理方法的选择 36

2.2寻址方式 43

2.2.1寻址方式的3种面向 43

2.2.2寻址方式在指令中的指明 44

2.2.3程序在主存中的定位技术 44

2.2.4物理主存中信息的存储分布 46

2.3指令系统的设计和优化 47

2.3.1指令系统设计的基本原则 47

2.3.2指令操作码的优化 48

2.3.3指令字格式的优化 51

2.4指令系统的发展和改进 55

2.4.1两种途径和方向（CISC和RISC） 55

2.4.2按CISC方向发展和改进指令系统 55

2.4.3按RISC方向发展和改进指令系统 60

习题2 66

第3章 存储、中断、总线与I/O系统 68

3.1存储系统的基本要求和并行主存系统 68

3.1.1存储系统的基本要求 68

3.1.2并行主存系统 69

3.2中断系统 72

3.2.1中断的分类和分级 72

3.2.2中断的响应次序与处理次序 74

3.2.3中断系统的软、硬件功能分配 76

3.3总线系统 77

3.3.1总线的分类 77

3.3.2总线的控制方式 78

3.3.3总线的通信技术 80

3.3.4数据宽度与总线线数 82

3.4输入/输出系统 83

3.4.1输入/输出系统概述 83

3.4.2通道处理机的工作流量和流量设计 84

3.4.3外围处理机 90

习题3 91

第4章 存储体系 93

4.1基本概念 93

4.1.1存储体系及其分支 93

4.1.2存储体系的构成依据 94

4.1.3存储体系的性能参数 94

4.2虚拟存储器 95

4.2.1虚拟存储器的管理方式 95

4.2.2页式虚拟存储器的构成 100

4.2.3页式虚拟存储器实现中的问题 109

4.3高速缓冲存储器 113

4.3.1工作原理和基本结构 113

4.3.2地址的映像与变换 115

4.3.3 Cache存储器的LRU替换算法的硬件实现 121

4.3.4 Cache存储器的透明性及性能分析 122

4.4三级存储体系 125

4.5存储系统的保护 127

习题4 130

第5章 标量处理机 134

5.1重叠方式 134

5.1.1重叠方式与一次重叠 134

5.1.2相关处理 136

5.2流水方式 141

5.2.1基本概念 141

5.2.2标量流水线的主要性能 145

5.2.3标量流水线的相关处理和控制机构 149

5.3指令级高度并行的超级处理机 159

5.3.1超标量处理机 160

5.3.2超长指令字处理机 161

5.3.3超流水线处理机 162

5.3.4超标量超流水线处理机 162

习题5 162

第6章 向量处理机 166

6.1向量的流水处理与向量流水处理机 166

6.1.1向量的处理和向量的流水处理 166

6.1.2向量流水处理机的结构举例 167

6.1.3通过并行、链接提高性能 168

6.1.4提高向量流水处理速度的其他办法 170

6.2阵列处理机的原理 173

6.2.1阵列处理机的构形和特点 173

6.2.2 ILLIAC Ⅳ的处理单元阵列结构 174

6.2.3 ILLIAC Ⅳ的并行算法举例 175

6.3 SIMD计算机的互连网络 178

6.3.1互连网络的设计目标与互连函数 178

6.3.2互连网络应抉择的几个问题 179

6.3.3基本的单级互连网络 180

6.3.4基本的多级互连网络 182

6.3.5全排列网络 188

6.4共享主存构形的阵列处理机中并行存储器的无冲突访问 189

6.5脉动阵列流水处理机 191

6.5.1脉动阵列结构的原理 191

6.5.2通用脉动阵列结构 193

习题6 194

第7章 多处理机 197

7.1多处理机的概念、问题和硬件结构 197

7.1.1多处理机的基本概念和要解决的技术问题 197

7.1.2多处理机的硬件结构 198

7.2紧耦合多处理机多Cache的一致性问题 207

7.3多处理机的并行性和性能 209

7.3.1并行算法 209

7.3.2程序并行性的分析 211

7.3.3并行语言与并行编译 213

7.3.4多处理机的性能 217

7.4多处理机的操作系统 218

7.5多处理机的发展 220

习题7 224

第8章 数据流计算机和归约机 226

8.1数据流计算机 226

8.1.1数据驱动的概念 226

8.1.2数据流程图和语言 228

8.1.3数据流计算机的结构 232

8.1.4数据流计算机存在的问题 232

8.1.5数据流计算机的进展 233

8.2归约机 234

习题8 236

附录A各章内容提要、知识点、重点和难点 237

附录B各章习题解答 244

参考文献 275