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目录1

第1章　计算机系统结构的基础知识1

1.1 计算机系统的多级层次结构1

1.2　计算机系统结构、组成与实现3

1.2.1 计算机系统结构、组成、实现的定义和内涵3

1.2.2 计算机系统结构、组成和实现的相互关系6

1.3　计算机系统的软硬件功能分配、性能评测与设计思路8

1.3.1　软硬件取舍的基本原则8

1.3.2　计算机系统的性能评测与定量设计原理9

1.3.3 计算机系统的设计思路14

1.4 软件、应用、器件对系统结构的影响15

1.4.1 软件对系统结构的影响16

1.4.2　应用的发展对系统结构的影响20

1.4.3　器件的发展对系统结构的影响22

1.5 系统结构中的并行性发展和计算机系统的分类24

1.5.1　并行性概念24

1.5.2　计算机系统的分类29

习题132

2.1.1　数据表示与数据结构35

第2章　数据表示、寻址方式与指令系统35

2.1 数据表示35

2.1.2　高级数据表示36

2.1.3　引入数据表示的原则42

2.1.4　浮点数尾数基值大小和下溢处理方法的选择43

2.2　寻址方式50

2.2.1　寻址方式分析50

2.2.2　程序在主存中的定位技术51

2.3.1 指令系统设计的基本原则54

2.3　指令系统的设计和优化54

2.3.2　指令操作码的优化55

2.3.3　指令字格式的优化58

2.4　指令系统的发展和改进61

2.4.1 CISC和RISC61

2.4.2　按CISC方向发展和改进指令系统62

2.4.3　按RISC方向发展和改进指令系统67

习题274

第3章 总线、中断与输入输出系统77

3.1　输入输出系统概述77

3.2.1　总线分类78

3.2　总线设计78

3.2.2　总线的控制方式79

3.2.3　总线的通信技术81

3.2.4　数据宽度与总线线数83

3.3 中断系统85

3.3.1 中断的分类和分级85

3.3.2 中断的响应次序与处理次序87

3.3.3 中断系统的软硬件功能分配90

3.4.1　工作原理91

3.4　通道处理机91

3.4.2　通道流量的分析94

3.5　外围处理机97

习题398

第4章　并行主存与存储体系101

4.1　存储体系的概念和并行主存系统101

4.1.1　存储体系的引出101

4.1.2　并行主存系统102

4.1.3　存储体系的分支及构成依据105

4.1.4　存储体系的性能参数107

4.2.1 虚拟存储器的管理方式108

4.2　虚拟存储器108

4.2.2　页式虚拟存储器的构成114

4.2.3　页式虚拟存储器实现中的问题124

4.3　高速缓冲存储器130

4.3.1　工作原理和基本结构130

4.3.2　地址的映像与变换132

4.3.3 Cache存储器的LRU替换算法的硬件实现137

4.3.4 Cache存储器的透明性及性能分析140

4.4 Cache—主存—辅存三级层次145

4.5　主存保护145

习题4148

第5章　重叠、流水和向量流水处理机153

5.1　重叠方式153

5.1.1　重叠原理与一次重叠153

5.1.2　相关处理156

5.2　流水方式162

5.2.1 基本概念162

5.2.2　标量流水线的主要性能166

5.2.3　标量流水机的相关处理和控制机构171

5.3.1 向量的处理和向量的流水处理183

5.3 向量的流水处理与向量流水处理机183

5.3.2 向量流水处理机的结构185

5.3.3　提高向量流水处理性能的技术186

习题5192

第6章　阵列处理机和相联处理机195

6.1　阵列处理机的原理195

6.1.1 阵列处理机的构形和特点195

6.1.2　ILLIAC Ⅳ的处理单元阵列结构198

6.1.3 ILLIAC Ⅳ的并行算法举例198

6.2.1　互连网络的设计目标与互连函数202

6.2 SIMD计算机的互连网络202

6.2.2　互连网络应抉择的几个问题203

6.2.3　基本的单级互连网络204

6.2.4　基本的多级互连网络207

6.2.5　全排列网络213

6.3　共享主存构形阵列机中并行存储器的无冲突访问215

6.4　脉动阵列机217

6.4.1　脉动阵列结构的原理218

6.4.2　通用脉动阵列结构220

6.5.1　相联处理机和相联存储器的组成221

6.5　相联处理机221

6.5.2　相联检索算法224

习题6226

第7章　多处理机229

7.1 多处理机的概念、问题和硬件结构229

7.1.1 多处理机的基本概念和要解决的技术问题229

7.1.2　多处理机的硬件结构230

7.2 紧耦合多处理机多Cache的一致性问题241

7.2.1 多Cache的一致性问题的产生241

7.2.2 多Cache的一致性问题的解决办法242

7.3　多处理机的并行性243

7.3.1　并行算法243

7.3.2　程序并行性分析246

7.3.3　并行语言与并行编译248

7.4　多处理机的性能253

7.4.1 任务粒度与系统性能253

7.4.2　性能模型与分析253

7.5　多处理机的操作系统258

7.5.1 多处理机操作系统的难度和特点258

7.5.2　多处理机操作系统的类型260

习题7262

第8章　并行处理系统的发展265

8.1　指令级高度并行的超级处理机265

8.1.1　超标量处理机265

8.1.2　超长指令字处理机266

8.1.3　超流水线处理机267

8.1.4　超标量超流水线处理机268

8.2　大型并行计算机的发展269

8.2.1　多向量多处理机269

8.2.4　对称多处理机270

8.2.2　并行向量机270

8.2.3　分布式共享存储器多处理机270

8.2.5　大规模并行处理机271

8.2.6　机群系统272

习题8273

第9章　数据流机、归约机和智能机275

9.1　数据流计算机275

9.1.1　数据驱动的概念275

9.1.2　数据流程序图和语言277

9.1.3　数据流计算机的结构282

9.1.4　数据流机器存在的问题283

9.2　归约机283

9.3　智能机286

9.3.1　智能信息处理与智能机286

9.3.2　智能机的结构286

9.3.3　逻辑程序设计语言288

9.3.4　智能计算机的进展289

习题9290

A1 习题1的参考答案291

附录A　各章习题的参考答案291

A2　习题2的参考答案293

A3　习题3的参考答案300

A4 习题4的参考答案305

A5　习题5的参考答案313

A6　习题6的参考答案321

A7　习题7的参考答案325

A8 习题8的参考答案330

A9 习题9的参考答案332

参考文献335