現(xiàn)代計算機體系結構

前言

　　本書特色　　將計算機系統(tǒng)結構的理論、方法和技術與目前行業(yè)發(fā)展的需要緊密結合。在介紹計算機系統(tǒng)設計所必需掌握的知識的基礎上，以提高效率和系統(tǒng)優(yōu)化為目標，重點闡述并行化計算機體系結構的分析設計方法，并融入多核體系結構的新概念。從當前高性能、多功能計算機系統(tǒng)的嵌入化、專用化和高集成化的角度，介紹計算機系統(tǒng)的概念，分析其組成、設計、構建的過程，討論基于SoC的高級嵌入式系統(tǒng)設計模式與方法，使計算機系統(tǒng)結構課程內(nèi)容向?qū)嵱没较蜓由?，為學生將來從事多核體系結構及嵌入式系統(tǒng)的研究和設計工作打下基礎。另外，本書還介紹了幾種有代表性的非諾依曼結構的計算機系統(tǒng)的設計思想，以開拓學生的綜合創(chuàng)新思路?！　　艾F(xiàn)代計算機體系結構”課程一直是理論性比較強，且相對于其他硬件類課程比較抽象的一門計算機專業(yè)課程，必須在建立計算機系統(tǒng)軟硬件完整概念的基礎上，才能學好、學透。而且這門課程注重的是計算機系統(tǒng)的分析、設計、構建和優(yōu)化等一系列理論研究方法，并不是具體的實現(xiàn)技術細節(jié)，因此學生學習起來往往會感到空泛?！　”緯瞧胀ǜ叩冉逃笆晃濉眹壹壱?guī)劃教材，作者結合多年的教學和科研實踐經(jīng)驗，按照基礎-優(yōu)化-實用-創(chuàng)新的思路，不但介紹了計算機系統(tǒng)結構的概念、原理、結構和分析方法，還著重通過實際機型重點闡述計算機系統(tǒng)的設計思想，將計算機系統(tǒng)結構的理論、研究方法和技術與目前行業(yè)發(fā)展的需要緊密結合，使計算機系統(tǒng)結構課程內(nèi)容向?qū)嵱没托吕砟罘较蜓由?。　　本書共分?章。第1章介紹計算機系統(tǒng)結構的基本概念、指令系統(tǒng)的設計思想與尋址方式、I/O系統(tǒng)的整體設計及其流量分析、存儲體系發(fā)展過程和設計實現(xiàn)的幾種常用技術手段，這部分內(nèi)容是學習計算機系統(tǒng)結構必須具備的最基本的知識，要求學生必須全面了解與掌握；第2章介紹流水處理技術以及超流水、超標量和超長指令字處理機。超流水和超標量流水線技術的采用，可以在一個時鐘周期內(nèi)完成多條指令的執(zhí)行；而VLIW描述了另外一種指令集的設計思想，在這種指令集中編譯器把許多簡單、獨立的指令組合到一條指令字中；第3章介紹并行處理機設計的基礎知識，主要介紹并行處理機的互連網(wǎng)絡、消息傳遞機制以及基于多處理單元陣列結構的并行算法等內(nèi)容；第4章討論多處理機系統(tǒng)的相關技術，包括多處理器的概念、分類、結構和性能，介紹把多臺處理機組成高并行度系統(tǒng)的關鍵技術，并深入分析這類系統(tǒng)的改進方法；第5章介紹非諾依曼結構的新型計算機體系結構，包括數(shù)據(jù)流計算機、歸約機、數(shù)據(jù)庫與知識庫機以及智能計算機等；第6章介紹嵌入式計算機系統(tǒng)的基本概念，分析軟硬件的組成和設計過程；第7章介紹嵌入式系統(tǒng)的高級形式——SoC系統(tǒng)；第8章著重介紹多內(nèi)核處理器的設計，包括Cache組織方式、Cache一致性協(xié)議、片上互連網(wǎng)絡設計以及同步機制等問題?！　∮捎谧髡咚接邢?，對書中的錯誤和不足之處，懇請廣大讀者批評指正。

內(nèi)容概要

本書是普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材，在介紹計算機系統(tǒng)結構的概念、原理、結構和分析方法的基礎上，著重闡述系統(tǒng)并行化、嵌入式計算機系統(tǒng)、SoC及片上多處理器的設計思想，幫助學生建立計算機系統(tǒng)的完整概念?！　”緯卜譃?章。第1章介紹計算機系統(tǒng)結構的基本概念、指令設計與尋址、I/O系統(tǒng)設計和存儲體系設計等基礎內(nèi)容；第2章討論流水處理技術以及超標量、超流水和超長指令字處理機；第3章介紹并行處理機設計的基礎知識；第4章討論多處理機系統(tǒng)的設計技術；第5章介紹非諾依曼結構的新型計算機體系結構；第6章介紹嵌入式計算機系統(tǒng)的概念，分析其組成和設計過程；第7章介紹嵌入式系統(tǒng)的高級形式--SoC的設計方法；第8章著重介紹多內(nèi)核處理器的設計，包括Cache組織方式、Cache一致性協(xié)議、片上互連網(wǎng)絡設計以及同步機制等問題?！　”緯勺鳛楦叩仍盒Ｓ嬎銠C專業(yè)的高年級本科教材或研究生教材，也可作為從事計算機系統(tǒng)或嵌入式系統(tǒng)設計的工程技術人員的參考書。

書籍目錄

第1章 計算機系統(tǒng)結構基礎　1.1 計算機系統(tǒng)結構的基本概念　1.2 指令與尋址　1.3 輸入輸出系統(tǒng)　1.4 存儲體系第2章 流水處理技術　2.1 一次重疊　2.2 先行控制  　2.3 流水技術原理　2.4 流水線的分類　2.5 流水線的相關及其處理技術　2.6 流水線調(diào)度　2.7 超標量流水處理機　2.8 超流水線處理機　2.9 超長指令字處理機　2.10 超標量超流水處理機第3章 并行處理機　3.1 互連網(wǎng)絡的基本概念　3.2 單級互連網(wǎng)絡　3.3 多級互連網(wǎng)絡　3.4 互連網(wǎng)絡的消息傳送　3.5 陣列處理機第4章 多處理機系統(tǒng)　4.1 多處理機系統(tǒng)概述　4.2 多處理機的Cache一致性　4.3 多處理機系統(tǒng)第5章 新型計算機系統(tǒng)第6章 嵌入式計算機系統(tǒng)第7章 SoC系統(tǒng)第8章 片上多處理器參考文獻

章節(jié)摘錄

　　1．網(wǎng)絡計算的4種基本形式　　1）企業(yè)計算　　企業(yè)計算是“以實現(xiàn)大型組織內(nèi)部和組織之間的信息共享和協(xié)同工作為主要需求而形成的網(wǎng)絡計算技術”，其核心是Client／server計算模型和相關的中間件技術。在使用中間件（處于操作系統(tǒng)和應用程序之間的軟件）時，往往是一組中間件集成在一起，構成一個平臺（包括開發(fā)平臺和運行平臺），但在這組中間件中必須要有一個通信中間件。　　在互連的計算機硬件上部署新型的分布式操作系統(tǒng)，全面徹底地管理整個網(wǎng)絡，給用戶單一的系統(tǒng)視圖，幾乎是不可能的。于是開始用中間件平臺技術，中間件平臺技術可屏蔽系統(tǒng)的異構性，支持局部自治系統(tǒng)的信息交互和協(xié)同。經(jīng)過十幾年的發(fā)展，中間件取得了令人矚目的發(fā)展，出現(xiàn)了遠程數(shù)據(jù)庫訪問、遠程過程調(diào)用、消息傳遞和交易管理等各類中間件?！　?0世紀90年代末，面向?qū)ο蟮闹虚g件技術成為中間件平臺的主流技術，其研究熱點是建立標準化的對象請求代理，屏蔽網(wǎng)絡環(huán)境下計算平臺、操作系統(tǒng)、編程語言、網(wǎng)絡協(xié)議的異構性和復雜性，使分布在網(wǎng)絡上的應用系統(tǒng)能夠協(xié)同工作，為網(wǎng)絡應用提供通用的高級網(wǎng)絡管理服務以及與應用領域相關的增值服務。

圖書封面

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