计算机系统结构（第2版）

　　《卓越工程师培养计划十二五规划教材：计算机系统结构（第2版）》介绍了计算机系统结构的基本概念、设计原理和分析方法，以及有关的先进技术和最新的发展趋向。全书共分9章。第1章介绍计算机系统层次结构，计算机系统结构、组成、实现的定义及相互关系， 计算机性能，以及计算机系统结构的分类。第2章介绍指令格式的优化，以及 CISC、RISC、退耦CISC/RISC、后RISC的有关概念及其采用的相关技术。第3章介绍存储体系，页式虚拟存储器和Cache存储器。第4章介绍标量流水线技术，超标量超流水技术，VLIW体系结构，以及先进的流水线调度技术。第5章介绍并行处理技术，SIMD并行处理机及互连网络。第6章介绍向量的流水处理， 以及提高向量处理性能的常用技术。第7章介绍多处理机结构，多处理机Cache的一致性，多处理机性能模型，以及并行计算机模型。第8章主要介绍并行算法与并行编程的基础知识。第9章主要介绍并行计算机系统结构的新发展。本书内容丰富、取材先进，在阐述基本原理的基础上，力图给出设计方法和实例，以帮助读者更好地理解一些比较抽象的概念。每章均有一定数量的例题和习题，书后附有习题的参考答案。本书免费提供配套电子课件，请登录华信教育资源网下载。本书可作为高等学校计算机专业本科教材，也可作为计算机相关专业研究生教材或科技人员的参考书。

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第1章 基础知识
1. 1 计算机系统层次结构
1. 1. 1 按功能划分的多级层次结构
1. 1. 2 按功能划分层次的好处
1. 2 计算机系统结构
1. 3 计算机组成
1. 4 计算机实现
1. 5 计算机性能
1. 5. 1 性能因子CPI
1. 5. 2 计算机性能常用指标MIPS和MFLOPS
1. 5. 3 计算机系统结构的性能评价标准
1. 5. 4 计算机系统设计的定量原理
1. 6 计算机系统结构的分类
1. 6. 1 Flynn分类法
1. 6. 2 冯氏分类法
习题1
第2章 指令系统
2. 1 指令格式的优化
2. 1. 1 操作码的优化表示
2. 1. 2 指令字格式的优化
2. 2 CISC
2. 2. 1 CISC的发展
2. 2. 2 CISC的特点
2. 3 RISC
2. 3. 1 RISC结构采用的基本技术
2. 3. 2 经典CISC和纯RISC处理器体系结构的比较
2. 3. 3 退耦CISC/RISC体系结构
2. 4 后RISC
2. 4. 1 后RISC特征
2. 4. 2 几种后RISC机器的比较
习题2
第3章 存储系统设计
3. 1 存储系统原理
3. 1. 1 基本概念
3. 1. 2 多级存储层次
3. 1. 3 存储系统的性能参数
3. 2 交叉访问存储器
3. 2. 1 主存系统的类型
3. 2. 2 高位交叉访问存储器
3. 2. 3 低位交叉访问存储器
3. 2. 4 拓宽存储器频宽的方法
3. 3 页式虚拟存储器
3. 3. 1 虚拟存储器的工作原理
3. 3. 2 虚拟存储器的地址映像与变换
3. 3. 3 页面替换算法及其实现
3. 3. 4 提高虚拟存储器等效访问速度的措施
3. 3. 5 影响主存命中率的某些因素
3. 4 Cache存储器
3. 4. 1 Cache存储器的工作原理
3. 4. 2 Cache存储器的地址映像与变换
3. 4. 3 Cache替换算法及其实现
3. 4. 4 Cache的透明性分析
3. 4. 5 Cache的取算法
3. 4. 6 影响Cache存储器性能的因素
3. 4. 7 物理Cache与虚拟Cache
习题3
第4章 流水线计算机设计技术
4. 1 流水线的工作原理、特点及分类
4. 1. 1 流水线的工作原理
4. 1. 2 流水线的特点
4. 1. 3 流水线的分类
4. 2 相关问题及解决方法
4. 2. 1 资源相关
4. 2. 2 数据相关
4. 2. 3 控制相关
4. 3 线性流水线性能分析
4. 3. 1 吞吐率和加速比
4. 3. 2 效率
4. 4 线性流水线性能分析举例
4. 5 非线性流水线的调度技术
4. 5. 1 非线性流水线的基本概念
4. 5. 2 无冲突调度方法
4. 5. 3 优化调度方法
4. 6 先进的流水技术：动态调度
4. 6. 1 流水的集中式动态调度：记分板机制
4. 6. 2 流水的分布式动态调度：Tomasulo方法
4. 7 转移预测技术
4. 7. 1 转移的影响
4. 7. 2 转移预测技术
4. 7. 3 转移目标缓冲器
4. 8 超标量处理机和VLIW体系结构
4. 8. 1 超标量处理机
4. 8. 2 VLIW体系结构
4. 9 超流水线处理机
4. 10 超标量超流水线处理机
习题4
第5章 并行处理技术
5. 1 计算机系统结构中并行性的发展
5. 1. 1 并行性的基本概念
5. 1. 2 实现并行性技术的途径
5. 1. 3 计算机系统结构中并行性的发展
5. 2 SIMD并行处理机
5. 2. 1 SIMD并行处理机的基本结构与特点
5. 2. 2 阵列处理机ILLIAC Ⅳ的处理单元阵列结构
5. 2. 3 阵列处理机的并行算法
5. 3 SIMD计算机的互连网络
5. 3. 1 互连网络的设计准则
5. 3. 2 互连函数的表示
5. 3. 3 单级互连网络
5. 4 网络特性
5. 4. 1 结点度和网络直径
5. 4. 2 聚集带宽和等分带宽
5. 4. 3 数据寻径功能
5. 5 静态网络
5. 5. 1 静态网络的拓扑结构
5. 5. 2 k元n立方体网络
5. 6 动态网络
5. 6. 1 总线互连方式
5. 6. 2 交叉开关互连方式
5. 6. 3 多级网络互连方式
5. 6. 4 蝶式网络
5. 6. 5 组合网络
习题5
第6章 向量处理机
6. 1 向量处理的基本概念
6. 1. 1 向量流水处理的主要特点
6. 1. 2 向量处理机的基本系统结构
6. 1. 3 向量的处理方式
6. 2 一般的向量处理机
6. 2. 1 寄存器组
6. 2. 2 多个单功能流水部件
6. 2. 3 运算流水线
6. 3 提高向量处理性能的常用技术
6. 3. 1 多功能部件的并行操作
6. 3. 2 链接技术
6. 3. 3 条件语句和稀疏矩阵的加速处理方法
6. 3. 4 向量归约操作的加速方法
6. 4 向量处理的性能评价
6. 4. 1 向量流水处理的时间
6. 4. 2 与向量长度有关的向量流水处理机性能参数
6. 5 多向量多处理机
6. 5. 1 Cray YMP
6. 5. 2 C90和机群
6. 5. 3 VP2000
6. 5. 4 VPP500
习题6
第7章 多处理机
7. 1 多处理机结构
7. 1. 1 多处理机的特点
7. 1. 2 多处理机的硬件结构
7. 1. 3 UMA、NUMA和NORMA模型
7. 2 多处理机的Cache一致性
7. 2. 1 Cache一致性问题的原因
7. 2. 2 监听一致性协议
7. 2. 3 MESI监听协议
7. 2. 4 基于目录的协议
7. 3 程序的划分和调度
7. 3. 1 粒度的组合和调度
7. 3. 2 静态多处理机调度
7. 4 多处理机性能模型
7. 4. 1 基本模型
7. 4. 2 N台处理机系统的基本模型
7. 4. 3 随机模型
7. 4. 4 通信开销为线性函数的模型
7. 4. 5 一个完全重叠通信的理想模型
7. 4. 6 一个具有多条通信链的模型
7. 5 并行计算机模型
7. 5. 1 语义属性
7. 5. 2 抽象机器模型
7. 5. 3 物理机器模型
习题7
第8章并行算法与并行编程基础
8. 1 并行算法的基础知识
8. 1. 1 并行算法的定义和分类
8. 1. 2 进程中的同构性
8. 1. 3 并行算法的表达
8. 1. 4 并行算法中的同步与通信
8. 2 同步技术
8. 2. 1 原子性
8. 2. 2 控制同步
8. 2. 3 数据同步
8. 2. 4 高级同步结构
8. 2. 5 低级同步原语
8. 3 并行性条件
8. 3. 1 程序的并行性分析
8. 3. 2 硬件并行性与软件并行性
8. 4 并行编程概述
8. 4. 1 并行编程概况
8. 4. 2 并行编程方法
8. 4. 3 并行算法范例
8. 5 并行编程模型
8. 5. 1 隐式并行性
8. 5. 2 显式并行模型
习题8
第9章 并行计算机系统结构新发展概述
9. 1 多线程技术
9. 1. 1 多线程处理器
9. 1. 2 同时多线程处理器
9. 1. 3 多线程处理器芯片实例
9. 2 单芯片多处理器技术
9. 2. 1 单芯片多处理器
9. 2. 2 单芯片多处理器芯片实例
9. 3 机群系统
9. 3. 1 机群体系结构
9. 3. 2 机群的分类
9. 3. 3 机群设计要考虑的问题
9. 3. 4 对机群可用性的支持
9. 4 网格计算
9. 4. 1 网格计算的定义
9. 4. 2 网格计算的特点
9. 4. 3 网格计算的体系结构
9. 4. 4 Globus Toolkit
9. 4. 5 网格计算系统的功能
9. 4. 6 网格计算的关键技术
9. 5 云计算
9. 5. 1 云计算的定义
9. 5. 2 云计算与网格计算的比较
9. 5. 3 Google的云计算平台
习题9
附录A 习题参考答案
参考文献