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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、组成和实现3

1.1.3 计算机系统的特性6

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17

1.4 计算机性能的评价20

1.4.1 计算机系统设计和测评的基本原则20

1.4.2 CPU性能公式22

1.4.3 系统结构的性能评价标准24

本章小结26

习题27

第2章 指令系统30

2.1 数据表示30

2.1.1 数据表示的基本概念30

2.1.2 高级数据表示30

2.1.3 浮点数尾数的下溢处理33

2.2 指令系统的优化设计34

2.2.1 寻址方式分析34

2.2.2 指令格式的优化36

2.3 计算机指令系统的发展方向42

2.3.1 CISC43

2.3.2 RISC45

2.3.3 RISC的新发展48

本章小结50

习题50

第3章 流水线技术与向量处理技术53

3.1 流水线的基本原理53

3.1.1 重叠解释方式53

3.1.2 先行控制55

3.1.3 流水技术原理57

3.1.4 流水线的分类59

3.2 流水线性能分析62

3.2.1 吞吐率62

3.2.2 加速比65

3.2.3 效率66

3.3 流水线中的相关及处理68

3.3.1 局部性相关及处理68

3.3.2 全局性相关及处理70

3.3.3 非线性流水线的调度74

3.3.4 流水机器的中断处理77

3.4 先进的流水线调度技术77

3.4.1 集中式动态调度方法——记分牌78

3.4.2 分布式动态调度方法——Tomasulo算法79

3.4.3 动态转移目标缓冲技术82

3.5 指令级并行技术83

3.5.1 超标量处理机83

3.5.2 超长指令字处理机85

3.5.3 超流水线处理机86

3.5.4 超标量超流水线处理机87

3.6 向量处理技术91

3.6.1 向量处理方法91

3.6.2 向量处理机93

3.6.3 向量处理的性能96

本章小结98

习题99

第4章 存储系统104

4.1 存储系统及性能104

4.1.1 存储系统的层次结构104

4.1.2 存储系统的性能参数105

4.1.3 存储系统的相关问题107

4.2 并行主存系统108

4.2.1 主存系统的频宽分析108

4.2.2 单体多字存储器109

4.2.3 交叉访问存储器110

4.2.4 提高存储器频宽的方法111

4.3 虚拟存储器112

4.3.1 虚拟存储器的工作原理112

4.3.2 虚拟存储器的管理方式及地址变换113

4.3.3 替换算法119

4.3.4 虚拟存储器中的相关技术125

4.3.5 虚拟存储器的工作过程129

4.4 高速缓冲存储器130

4.4.1 Cache的基本原理130

4.4.2 地址映像与地址变换132

4.4.3 Cache的替换算法及实现137

4.4.4 Cache的性能分析139

本章小结144

习题144

第5章 并行处理机148

5.1 并行处理机的结构与特点148

5.1.1 并行处理机的结构148

5.1.2 并行处理机的特点150

5.1.3 并行处理机的算法150

5.2 并行处理机的互连网络154

5.2.1 互连网络设计的相关内容154

5.2.2 网络部件154

5.2.3 互连函数155

5.2.4 互连函数特性参数158

5.2.5 静态连接网络160

5.2.6 动态连接网络166

5.3 几种典型的并行处理机178

5.3.1 ILLIAC-IV阵列处理机178

5.3.2 BSP计算机179

本章小结183

习题184

参考文献187