計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

內(nèi)容概要

本書根據(jù)作者多年來從事“計(jì)算系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”等課程的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)及有關(guān)科研成果，深入淺出地全面介紹了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本原理。內(nèi)容包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本概念、指令系統(tǒng)、存儲系統(tǒng)、輸入輸出系統(tǒng)、標(biāo)量處理機(jī)、向量處理機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、并行處理機(jī)和多處理機(jī)等。
本書是中央廣播電視大學(xué)開放教育計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)專升本教材，也可供其他大專院校及從事計(jì)算機(jī)科研開發(fā)的人員參考。

書籍目錄

第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本概念
1.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
1.1.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)
1.1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)定義
1.1.3 計(jì)算機(jī)組成與實(shí)現(xiàn)
1.1.4 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的分類
1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)
1.2.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的定量原理
1.2.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)者的主要任務(wù)
1.2.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要方法
1.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)
1.3.1 性能
1.3.2 成本
1.4 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展
1.4.1 馮?諾依曼結(jié)構(gòu)
1.4.2 軟件對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響
1.4.3 價(jià)格對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響
1.4.4 應(yīng)用對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響
1.4.5 VLSI對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響
1.4.6 技術(shù)的發(fā)展對價(jià)格的影響
1.4.7 算法和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
習(xí)題一
第二章 指令系統(tǒng)
2.1 數(shù)據(jù)表示
2.1.1 數(shù)據(jù)表示與數(shù)據(jù)類型
2.1.2 浮點(diǎn)數(shù)據(jù)表示
2.1.3 浮點(diǎn)數(shù)尾數(shù)基值的選擇
2.1.4 浮點(diǎn)數(shù)格式的設(shè)計(jì)
2.1.5 自定義數(shù)據(jù)表示
2.2 尋址技術(shù)
2.2.1 編址單位
2.2.2 零地址空間個(gè)數(shù)
2.2.3 尋址方式
2.2.4 間接尋址與變址尋址
2.3 指令格式的優(yōu)化設(shè)計(jì)
2.3.1 指令的組成
2.3.2 Huffman編碼法
2.3.3 擴(kuò)展編碼法
2.3.4 縮短地址碼長度的方法
2.3.5 指令格式設(shè)計(jì)舉例
2.4 指令系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)
2.4.1 指令系統(tǒng)的完整性
2.4.2 指令系統(tǒng)的性能
2.4.3 復(fù)雜指令系統(tǒng)
2.5 精簡指令系統(tǒng)（RISC）
2.5.1 從CISC到RISC
2.5.2 RISC的定義與特點(diǎn)
2.5.3 減少指令平均執(zhí)行周期數(shù)（CPI）是RISC思想的精華
2.5.4 RISC的關(guān)鍵技術(shù)
2.5.5 RISC優(yōu)化編譯技術(shù)
習(xí)題二
第三章 存儲系統(tǒng)
3.1 存儲系統(tǒng)原理
3.1.1 存儲系統(tǒng)的定義
3.1.2 存儲器的層次結(jié)構(gòu)
3.1.3 頻帶平衡
3.1.4 并行訪問存儲器
3.1.5 交叉訪問存儲器
3.2 虛擬存儲器
3.2.1 虛擬存儲器工作原理
3.2.2 地址的映象與變換
3.2.3 段式虛擬存儲器
3.2.4 頁式虛擬存儲器
3.2.5 段頁式虛擬存儲器
3.2.6 加快內(nèi)部地址變換的方法
3.2.7 頁面替換算法
3.2.8 提高主存命中率的方法
3.3 高速緩沖存儲器（Cache）
3.3.1 基本工作原理
3.3.2 地址映象與變換方法
3.3.3 Cache替換算法及其實(shí)現(xiàn)
3.3.4 Cache系統(tǒng)的加速比
3.3.5 Cache的一致性問題
3.3.6 Cache的預(yù)取算法
3.4 三級存儲系統(tǒng)
3.4.1 存儲系統(tǒng)的組織方式
3.4.2 虛擬地址Cache
3.4.3 全Cache技術(shù)
習(xí)題三
第四章 輸入輸出系統(tǒng)
4.1 輸入輸出原理
4.1.1 輸入輸出系統(tǒng)的特點(diǎn)
4.1.2 基本輸入輸出方式
4.2 中斷系統(tǒng)
4.2.1 中斷系統(tǒng)的軟硬件功能分配
4.2.2 中斷屏蔽
4.3 通道處理機(jī)
4.3.1 通道的作用和功能
4.3.2 通道的工作過程
4.3.3 通道種類
4.3.4 通道中的數(shù)據(jù)傳送過程
4.3.5 通道的流量分析
4.4 輸入輸出處理機(jī)
4.4.1 輸入輸出處理機(jī)的作用
4.4.2 輸入輸出處理機(jī)的種類
4.4.3 輸入輸出處理機(jī)的特點(diǎn)
習(xí)題四
第五章 標(biāo)量處理機(jī)
5.1 流水線技術(shù)
5.1.1 指令的重疊執(zhí)行
5.1.2 流水線的表示方法
5.1.3 流水線的特點(diǎn)
5.1.4 流水線的性能分析
5.1.5 流水線最佳段數(shù)的選擇
5.1.6 非線性流水線的調(diào)度技術(shù)
5.1.7 非線性流水線的優(yōu)化調(diào)度方法
5.2 相關(guān)性分析技術(shù)
5.2.1 數(shù)據(jù)相關(guān)
5.2.2 控制相關(guān)
5.2.3 條件分支對流水線的影響
5.2.4 靜態(tài)分支預(yù)測技術(shù)
5.2.5 動態(tài)分支預(yù)測技術(shù)
5.2.6 提前形成條件碼
5.2.7 精確斷點(diǎn)與不精確斷點(diǎn)
5.3 動態(tài)調(diào)度技術(shù)
5.3.1 順序流動與亂序流動
5.3.2 亂序流動方式中的數(shù)據(jù)相關(guān)
5.3.3 數(shù)據(jù)重定向
5.3.4 Tomasulo動態(tài)指令調(diào)度方法
5.4 超標(biāo)量處理機(jī)
5.4.1 基本結(jié)構(gòu)
5.4.2 單發(fā)射與多發(fā)射
5.4.3 多流水線調(diào)度
5.4.4 資源沖突
5.4.5 超標(biāo)量處理機(jī)性能
5.5 超流水線處理機(jī)
5.5.1 指令執(zhí)行時(shí)序
5.5.2 典型處理機(jī)結(jié)構(gòu)
5.5.3 超流水線處理機(jī)性能
5.6 超標(biāo)量超流水線處理機(jī)
5.6.1 指令執(zhí)行時(shí)序
5.6.2 典型處理機(jī)結(jié)構(gòu)
5.6.3 超標(biāo)量超流水線處理機(jī)性能
習(xí)題五
第六章 向量處理機(jī)
6.1 向量處理的基本概念
6.1.1 什么是向量處理
6.1.2 向量處理方式
6.2 向量處理機(jī)的結(jié)構(gòu)
6.2.1 存儲器一存儲器結(jié)構(gòu)
6.2.2 寄存器一寄存器結(jié)構(gòu)
6.3 提高向量處理機(jī)性能的方法
6.3.1 向量處理機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)目標(biāo)
6.3.2 提高向量處理機(jī)性能的常用技術(shù)
6.4 向量處理機(jī)實(shí)例
6.4.1 向量處理機(jī)的歷史與現(xiàn)狀
6.4.2 Cray Y-MP，C-90
6.4.3 Fujitsu VP2000和VPP500
6.4.4 向量協(xié)處理器
6.5 向量處理機(jī)的性能評價(jià)
習(xí)題六
第七章 互連網(wǎng)絡(luò)
7.1 互連網(wǎng)絡(luò)的基本概念
7.1.1 互連網(wǎng)絡(luò)的作用
7.1.2 互連函數(shù)
7.1.3 互連網(wǎng)絡(luò)的特性和傳輸?shù)男阅軈?shù)
7.1.4 互連網(wǎng)絡(luò)的種類
7.2 消息傳遞機(jī)制
7.2.1 消息尋徑方式
7.2.2 死鎖和虛擬通道
7.2.3 流控制策略
7.2.4 選播和廣播尋徑算法
習(xí)題七
第八章 并行處理機(jī)和多處理機(jī)
8.1 并行處理機(jī)結(jié)構(gòu)和實(shí)例
8.1.1 并行處理計(jì)算機(jī)模型
8.1.2 并行處理機(jī)的基本結(jié)構(gòu)
8.1.3 并行處理機(jī)的特點(diǎn)
8.1.4 并行處理機(jī)實(shí)例
8.2 多處理機(jī)結(jié)構(gòu)和實(shí)例
8.2.1 多處理機(jī)結(jié)構(gòu)
8.2.2 多處理機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn)
8.2.3 多處理機(jī)性能模型
8.2.4 多處理機(jī)的Cache一致性
8.2.5 多處理機(jī)實(shí)例
習(xí)題八
參考文獻(xiàn)

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