計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

內(nèi)容概要

　　《高等學(xué)校計(jì)算機(jī)專業(yè)教材精選·計(jì)算機(jī)原理·計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)》共分12章。第1章緒論，內(nèi)容包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能的定量分析與測試；第2章指令系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，內(nèi)容包括操作碼、地址碼和指令系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)；第3章流水線處理機(jī)，內(nèi)容包括流水線的分類、級別、結(jié)構(gòu)和性能分析；第4章流水線的相關(guān)處理技術(shù)，內(nèi)容包括流水作業(yè)的相關(guān)問題和冒險(xiǎn)，以及其局部相關(guān)和全局相關(guān)的處理技術(shù)；第5章多功能非線性流水線的調(diào)度，內(nèi)容包括這種流水線的表示及其無沖突調(diào)度和調(diào)度優(yōu)化；第6章向量處理機(jī)，內(nèi)容包括向量及其處理、向量處理機(jī)的結(jié)構(gòu)、指令和存儲器結(jié)構(gòu)；第7章互連函數(shù)，包括7種互連函數(shù)的表達(dá)式及其分析；第8章互連網(wǎng)絡(luò)，包括靜態(tài)互連網(wǎng)和動態(tài)互連網(wǎng)；第9章消息傳遞機(jī)制，內(nèi)容包括消息及其格式、消息尋徑方式和算法；第10章陣列處理機(jī)系統(tǒng)，內(nèi)容包括陣列結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)組成、指令執(zhí)行方式和實(shí)例；第11章多處理器系統(tǒng)，內(nèi)容包括系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、集成方式和cache一致性問題；第12章多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，包括其硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和并行程序設(shè)計(jì)。每章后都附有典型習(xí)題。

作者簡介

李文兵，中國最早一代PC程序員，從事軟件開發(fā)超過20年，見證了中國軟件行業(yè)發(fā)展的全部歷程，熟悉多種編程語言。他曾就職于若干軟件企業(yè)，擔(dān)任程序員、高級程序員、系統(tǒng)分析員、項(xiàng)目經(jīng)理、測試部主管、開發(fā)部經(jīng)理及技術(shù)總監(jiān)等職，參與過多個軟件項(xiàng)目的開發(fā)，涉及通信、外貿(mào)、制造、金融、移動通信和電信等諸多應(yīng)用領(lǐng)域。在從程序編碼、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、需求分析到軟件測試的各個軟件工程環(huán)節(jié)上，均具有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。李文兵從2006年開始嘗試IT寫作，并以“麻地河”為筆名在IT168上發(fā)表過多篇技術(shù)和評論文章，以閱歷豐富、觀點(diǎn)獨(dú)到、文筆流暢見長，善于用樸素的語言解釋深奧的技術(shù)，深受讀者喜愛。歡迎讀者訪問本書配套網(wǎng)站www.madihe.com共同探討JSF技術(shù)

書籍目錄

第1章 緒論1.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能的定量分析與測試習(xí)題第2章 指令系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)2.1 指令系統(tǒng)2.2 操作碼的優(yōu)化設(shè)計(jì)2.3 地址碼的優(yōu)化設(shè)計(jì)2.4 指令系統(tǒng)的優(yōu)化2.5 復(fù)雜指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)與精簡指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)習(xí)題27 第3章 流水線處理機(jī)3.1 流水線的概念3.2 流水線結(jié)構(gòu)3.3 線性流水線的性能分析習(xí)題第4章 流水線的相關(guān)處理技術(shù)第5章 多功能非線性流水線的調(diào)度第6章 向量處理機(jī)第7章 互連函數(shù)及互連代數(shù)第8章 互連網(wǎng)絡(luò)第9章 消息傳遞機(jī)制第10章 陣列處理機(jī)系統(tǒng)第11章 多處理器系統(tǒng)第12章 多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

第1章　緒論1.2　計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（computer architecture）術(shù)語（1）從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)角度來看計(jì)算機(jī)的一般設(shè)計(jì)過程如下：①確定計(jì)算機(jī)的功能、性能和價(jià)位；②設(shè)計(jì)指令系統(tǒng)；③結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括存儲系統(tǒng)、總線結(jié)構(gòu)、I/0系統(tǒng)，以及內(nèi)部CPU結(jié)構(gòu)等；④硬件設(shè)計(jì)，主要是硬件邏輯設(shè)計(jì)及其芯片的封裝技術(shù)。站在計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)者的角度來看，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)指的就是第②步要完成的任務(wù)，即指令集（instruction set）的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，這是計(jì)算機(jī)軟件與硬件的界面。關(guān)于這一看法，在美國斯坦福大學(xué)教授John L.Hennessy與加州大學(xué)伯克利分校教授David A.Patterson合著的《Computer Architecture：a quantitative approach》書的第3版中寫道，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)這一術(shù)語通常僅指指令集設(shè)計(jì)。又說，指令系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是指實(shí)際程序員所見的指令集，這一指令集的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)擔(dān)當(dāng)著軟件與硬件之間的界面。（2）從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用角度來看 這里有必要再強(qiáng)調(diào)一下，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)指的是機(jī)器語言級的程序員所看到的計(jì)算機(jī)屬性，即概念性結(jié)構(gòu)與功能特性。這里，實(shí)際上是強(qiáng)調(diào)了以下兩點(diǎn)。①不同級別的程序員所看到的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將具有不同的屬性。譬如，高級程序員看NOVA機(jī)（雙總線結(jié)構(gòu)）和PDP-11機(jī)（單總線結(jié)構(gòu)）幾乎沒有什么差別，具有相同的屬性，而它們的差別是看不出來的。這時(shí)，NOVA機(jī)與PDP-11機(jī)的差別。對于高級程序員來說具有透明性（transparency）。透明性是計(jì)算機(jī)學(xué)科中一個重要概念，是指本來存在的事物或?qū)傩裕绻麖哪硞€角度去看，好像不存在，就稱之為透明。同樣是NOVA與PDP-11這兩種機(jī)型，讓機(jī)器語言級程序員去看，屬性卻不同，這主要表現(xiàn)在指令系統(tǒng)及其相關(guān)的寄存器結(jié)構(gòu)上。因此計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)調(diào)的是，機(jī)器語言級程序員所看見的計(jì)算機(jī)屬性。應(yīng)該認(rèn)為，Hennessy與Patterson在定義計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)時(shí)所說的實(shí)際程序員指的就是機(jī)器語言級程序員。②與從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)者的角度相比，這里強(qiáng)調(diào)的是功能性結(jié)構(gòu)，是從機(jī)器語言級程序員角度所看到的計(jì)算機(jī)軟件與硬件交界面的結(jié)構(gòu)。這實(shí)際上還是指指令系統(tǒng)及其相關(guān)的功能結(jié)構(gòu)。總之，無論從哪個角度看，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)這一術(shù)語是專指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中軟件與硬件交界面的結(jié)構(gòu)及其功能，它所指的這一結(jié)構(gòu)層面屬于硬件范疇。這樣，對于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)者來說，就要研究計(jì)算機(jī)軟件與硬件的功能分配，并確定它們的界面，就是確定哪些功能由軟件實(shí)現(xiàn)？哪些功能由硬件實(shí)現(xiàn)？硬件實(shí)現(xiàn)其功能是靠指令驅(qū)動的，而軟件功能的實(shí)現(xiàn)，也要把軟件編譯為其所對應(yīng)的指令序列，可見，軟件與硬件之間的這個界面只能是指令系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，即計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

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《高等學(xué)校計(jì)算機(jī)專業(yè)教材精選·計(jì)算機(jī)原理·計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)》是“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”課程的教材，適合計(jì)算機(jī)或相關(guān)專業(yè)本科生和碩士研究生使用，也可供有關(guān)工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)參考。

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