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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1 28

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　CISC 45

2.3.2　RISC 47

2.3.3　RISC的新发展 50

本章小结 52

习题2 52

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3 104

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4 151

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5 198

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6 237

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7 258

参考文献 260