计算机体系结构教学与习题指导（第2版）

　　本书是国家精品课程主讲教材《计算机体系结构》的配套教学用书。各章包括教学指南、主要内容、典型题目解析、习题及习题解答4个部分。教学指南对每一章学习内容进行总结，理清学习的重点、要点、难点和范围。主要内容包括每一章的基本理论、基本概念、基本公式、基本方法等内容摘要，对每一章的主要内容进行总结，检查每一章基本内容的掌握情况。例题对课程中的典型习题进行指导性分析，重在题目类型、解题方法、解题思路和解题要点，学生也可以根据这一部分的内容对照检查自己的学习情况，检查自己计算机系统结构的解题能力。本书是教师讲授“计算机体系结构”课程的教学参考书，也可以作为学生学习本课程的参考用书。

　　张春元 1996年在国防科学技术大学计算机系获工学博士学位，现任国防科学技术大学计算机学院教授，博士生导师，享有国务院颁发的政府特殊津贴。长期从事计算机体系结构、计算机应用等科研和教学工作。主持国家自然科学基金、国家自然科学基金重点项目、国家863高技术研究项目、国家973安全重大基础研究项目、国家重点型号项目及企业合作等20多项，发表科研论文100余篇，出版学术专著2部，已获授权专利10项。主讲过10多门本科生和研究生课程，是国家精品课程“计算机体系结构”主讲人之一，撰写教材3本，其中《计算机体系结构》获得“2002年全国普通高等学校优秀教材二等奖”，发表教学研究文章10余篇，主编出版有《学位与研究生教育信息管理实践与探索》。获得国家科技进步二等奖1次，省部级科技进步奖多次，国家教学成果二等奖1次，省部级教学成果奖多次。罗 莉 1997年在国防科学技术大学计算机系获工学博士学位。现任国防科学技术大学计算机学院教授、硕士生导师，国家精品课程“计算机体系结构”和“计算机原理”主讲人之一。国防科学技术大学计算机学院高性能计算机创新团队的核心成员，该团队获“军队首届科技创新群体奖”。中国计算机学会会员，主要研究方向包括高性能微处理器体系结构、SOC设计技术等，作为项目负责人和主要完成人参加国家自然科学基金、国家863高技术项目、国家973安全重大基础研究项目、国家重点型号项目等20余项。近五年发表论文40余篇，参与撰写教材三本，获军队科技进步一等奖2次、二等奖2次、三等奖2次，获国家授权专利3项。肖晓强 2000年在国防科学技术大学计算机学院获得博士学位。现任国防科学技术大学计算机学院教授、硕士研究生导师，计算机学院计算机教学实验中心主任，军队专业技术三类岗位津贴获得者，军队育才奖银奖获得者，“计算机学报”、“计算机研究与发展”等多个期刊的审稿人。国家精品课程“计算机体系结构”和“计算机原理”主讲人之一，先后为本科生主讲了“大学计算机基础”、“计算机原理与设计”、“微型计算机原理”、“计算机体系结构”、“嵌入式系统课程设计”等8门本科课程，为研究生主讲了“系统模型与模拟”课程。已编写出版了《计算机原理与设计》和《计算机体系结构》等本科教材和3部教学辅导书。主要从事无线网络与移动计算、网络可靠性分析以及计算机仿真等方面的科研工作，在车载网络、网络性能参数测量、可靠性分析以及计算机建模与仿真等方面有较深入的研究。主持国家自然科学基金项目1项，参与多项科研项目，取得了多项研究成果，获军队科技进步二等奖、三等奖各1次。近年来，在国际会议、国内期刊发表论文10余篇，教学研究论文10余篇。

目录
第1章计算机体系结构的概念/11.1教学指南/11.2主要内容/11.2.1计算机体系结构的概念/21.2.2计算机体系结构的发展/71.2.3计算机系统设计和分析/141.2.4基本的可靠性模型/191.3典型题目解析/201.4习题及习题解答/21第2章指令系统/302.1教学指南/302.2主要内容/302.2.1指令系统的分类/302.2.2寻址方式/322.2.3指令系统的设计和优化/342.2.4指令系统的发展和改进/372.2.5操作数的类型和大小/412.2.6MIPS指令系统结构/422.3习题及习题解答/47第3章流水线技术/523.1教学指南/523.2主要内容/523.2.1流水线的基本概念/523.2.2MIPS的基本流水线/563.2.3流水线中的相关/653.2.4流水线计算机实例分析(MIPS R4000)/793.2.5向量处理机/843.3典型题目解析/853.4习题及习题解答/88第4章指令级并行/924.1教学指南/924.2主要内容/924.2.1指令级并行的概念/924.2.2指令的动态调度/954.2.3控制相关的动态解决技术/1034.2.4多指令流出技术/1094.3典型题目解析/1134.4习题与习题解答/119第5章存储层次/1305.1教学指南/1305.2主要内容/1305.2.1存储器的层次结构/1305.2.2Cache基本知识/1345.2.3降低Cache失效率的方法/1445.2.4减少Cache失效开销的方法/1535.2.5减少Cache命中时间的方法/1595.2.6主存/1645.2.7虚拟存储器/1675.2.8存储层次实例/1735.3典型题目分析/1765.4习题及习题解答/184第6章输入输出系统/1906.1教学指南/1906.2主要内容/1906.2.1存储设备/1906.2.2I/O系统的性能分析/1976.2.3I/O系统的可靠性/2006.2.4RAID技术/2016.2.5总线技术/2056.2.6通道技术/2076.2.7I/O系统性能与操作系统的关系/2116.3典型题目分析/2126.4习题及习题解答/212第7章多处理机/2187.1教学指南/2187.2主要内容/2187.2.1并行计算机体系结构的分类/2187.2.2多处理机中的存储器一致性/2217.2.3对称式共享存储器体系结构中的监听协议/2227.2.4分布式共享存储器体系结构中的目录协议/2247.2.5静态互联网络与动态互联网络/2267.2.6同步/2317.3典型题目分析/2337.4习题及习题解答/234第8章机群计算机/2408.1教学指南/2408.2主要内容/2408.2.1机群的基本概念和结构/2418.2.2机群的特点/2418.2.3机群的分类/2418.3习题及参考答案/242参考文献/244