計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)指導(dǎo)與題解

前言

21世紀(jì)是知識經(jīng)濟(jì)的時代，是人才競爭的時代。隨著21世紀(jì)的到來，人類已步入信息社會，信息產(chǎn)業(yè)正成為全球經(jīng)濟(jì)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)在信息產(chǎn)業(yè)中占據(jù)了最重要的地位，這就對培養(yǎng)21世紀(jì)高素質(zhì)創(chuàng)新型計算機(jī)專業(yè)人才提出了迫切的要求。為了培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型人才，必須建立高水平的教學(xué)計劃和課程體系。在20多年跟蹤分析ACM和IEEE計算機(jī)課程體系的基礎(chǔ)上，緊跟計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展潮流，及時制定并修正教學(xué)計劃和課程體系是尤其重要的。計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展對高水平人才的要求，需要我們從總體上優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)，精煉教學(xué)內(nèi)容，拓寬專業(yè)基礎(chǔ)，加強(qiáng)教學(xué)實(shí)踐，特別注重綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，形成“基礎(chǔ)課程精深，專業(yè)課程寬新”的格局。為了適應(yīng)計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科發(fā)展和計算機(jī)教學(xué)計劃的需要，要采取多種措施鼓勵長期從事計算機(jī)教學(xué)和科技前沿研究的專家教授積極參與計算機(jī)專業(yè)教材的編著和更新，在教材中及時反映學(xué)科前沿的研究成果與發(fā)展趨勢，以高水平的科研促進(jìn)教材建設(shè)。同時適當(dāng)引進(jìn)國外先進(jìn)的原版教材。為了提高教學(xué)質(zhì)量，需要不斷改革教學(xué)方法與手段，倡導(dǎo)因材施教，強(qiáng)調(diào)知識的總結(jié)、梳理、推演和挖掘，通過加快教案的不斷更新，使學(xué)生掌握教材中未及時反映的學(xué)科發(fā)展新動向，進(jìn)一步拓寬視野。教學(xué)與科研相結(jié)合是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力的有效途徑。高水平的科研可以為教學(xué)提供最先進(jìn)的高新技術(shù)平臺和創(chuàng)造性的工作環(huán)境，使學(xué)生得以接觸最先進(jìn)的計算機(jī)理論、技術(shù)和環(huán)境。高水平的科研還可以為高水平人才的素質(zhì)教育提供良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。學(xué)生在課題研究中不但能了解科學(xué)研究的艱辛和科研工作者的奉獻(xiàn)精神，而且能熏陶和培養(yǎng)良好的科研作風(fēng)，鍛煉和培養(yǎng)攻關(guān)能力和協(xié)作精神。

內(nèi)容概要

　　本書是一本關(guān)于計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)課程的學(xué)習(xí)輔導(dǎo)書。全書共分為13章，內(nèi)容覆蓋面廣，包括計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)知識、指令系統(tǒng)的設(shè)計、流水線技術(shù)、向量處理機(jī)、指令級并行性及其開發(fā)——硬件方法、指令級并行的開發(fā)——軟件方法、存儲系統(tǒng)、輸入輸出系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、多處理機(jī)、機(jī)群系統(tǒng)、陣列處理機(jī)、數(shù)據(jù)流計算機(jī)。每一章都由4節(jié)組成，分別是基本要求與難點(diǎn)、知識要點(diǎn)、習(xí)題以及題解。知識要點(diǎn)給出了各章的精華和要點(diǎn)。習(xí)題的類型有概念題、選擇題、填空題、問答題和應(yīng)用題。對于應(yīng)用題，書中給出了詳細(xì)的求解過程。    本書概念清晰，重點(diǎn)突出，覆蓋面廣，題型多樣，是一本很有用的學(xué)習(xí)輔導(dǎo)書。本書與《計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)教程》（清華大學(xué)出版社）和《計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)》（高等教育出版社）是最佳的搭配，這兩本書中的習(xí)題在這里都可以找到答案。當(dāng)然，對于采用其他計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)教材的讀者來說，也有較大的參考價值。    本書可作為計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)課程（上課或自學(xué)）的學(xué)習(xí)輔導(dǎo)書，也可作為計算機(jī)專業(yè)碩士研究生入學(xué)考試的復(fù)習(xí)指導(dǎo)書。

書籍目錄

第1章　計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)知識　1.1　基本要求與難點(diǎn)　　1.1.1　基本要求　　1.1.2　難點(diǎn)　1.2　知識要點(diǎn)　　1.2.1　計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本概念　　1.2.2　計算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計　　1.2.3　計算機(jī)系統(tǒng)的性能評測　　1.2.4　計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展　　1.2.5　計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中并行性的發(fā)展　1.3　習(xí)題　　1.3.1　概念題　　1.3.2　選擇題　　1.3.3　填空題　　1.3.4　問答題　　1.3.5　應(yīng)用題　1.4　題解　　1.4.1　概念題　　1.4.2　選擇題　　1.4.3　填空題　　1.4.4　問答題　　1.4.5　應(yīng)用題第2章　指令系統(tǒng)的設(shè)計　2.1　基本要求與難點(diǎn)　　2.1.1　基本要求　　2.1.2　難點(diǎn)　2.2　知識要點(diǎn)　　2.2.1　指令系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的分類　　2.2.2　尋址方式　　2.2.3　指令系統(tǒng)的設(shè)計和優(yōu)化　　2.2.4　指令系統(tǒng)的發(fā)展和改進(jìn)　　2.2.5　操作數(shù)的類型和大小　　2.2.6　MIPS指令系統(tǒng)結(jié)構(gòu)　2.3　習(xí)題　　2.3.1　概念題　　2.3.2　選擇題　　2.3.3　填空題　　2.3.4　問答題　　2.3.5　應(yīng)用題　2.4　題解　　2.4.1　概念題　　2.4.2　選擇題　　2.4.3　填空題　　2.4.4　問答題　　2.4.5　應(yīng)用題第3章　流水線技術(shù)　3.1　基本要求與難點(diǎn)　　3.1.1　基本要求　　3.1.2　難點(diǎn)　3.2　知識要點(diǎn)　　3.2.1　流水線的基本概念　　3.2.2　流水線的性能指標(biāo)　　3.2.3　非線性流水線的調(diào)度　　3.2.4　流水線的相關(guān)與沖突　　3.2.5　流水線的實(shí)現(xiàn)　3.3　習(xí)題　　3.3.1　概念題　　3.3.2　選擇題　　3.3.3　填空題　　3.3.4　問答題　　3.3.5　應(yīng)用題　3.4　題解　　3.4.1　概念題　　3.4.2　選擇題　　3.4.3　填空題　　3.4.4　問答題　……第4章　向量處理機(jī)第5章　指令級并行性及其開發(fā)——硬件方法第6章　指令級并行的開發(fā)——軟件方法第7章　存儲系統(tǒng)第8章　輸入輸出系統(tǒng)第9章　互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)第10章　多處理機(jī)第11章　機(jī)群系統(tǒng)第12章　陳列處理機(jī)第13章　數(shù)據(jù)流計算機(jī)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：第1章計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)知識1.1基本要求與難點(diǎn)1.1.1基本要求（1）掌握計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本概念，如計算機(jī)系統(tǒng)的多級層次結(jié)構(gòu)、虛擬機(jī)、計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的定義、透明性、系列機(jī)，等等。（2）理解計算機(jī)系統(tǒng)的多級層次結(jié)構(gòu)。（3）掌握計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、計算機(jī)組成和計算機(jī)實(shí)現(xiàn)的定義，理解其關(guān)系。（4）了解計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的分類方法。（5）掌握計算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計的定量原理，能熟練地應(yīng)用Amdahl定律和CPU性能公式進(jìn)行定量分析。（6）理解進(jìn)行計算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計的3種主要方法，重點(diǎn)掌握“由中間開始”的設(shè)計方法。（7）理解進(jìn)行計算機(jī)系統(tǒng)性能評測的基準(zhǔn)測試程序法，理解如何進(jìn)行計算機(jī)系統(tǒng)性能的比較。（8）理解馮·諾依曼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及其改進(jìn)。（9）掌握實(shí)現(xiàn)軟件移植的3種方法，理解系列機(jī)的概念及其根本特征。（10）理解并行性的定義以及并行性的不同等級，掌握提高并行性的3種技術(shù)途徑。（11）了解單機(jī)系統(tǒng)和多機(jī)系統(tǒng)中并行性的發(fā)展。1.1.2難點(diǎn)（1）計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、計算機(jī)組成和計算機(jī)實(shí)現(xiàn)三者的定義與關(guān)系。如何判斷某種技術(shù)是屬于哪個方面的?如何判斷是否透明的?（2）Amdahl定律和CPU性能公式，如何應(yīng)用它們進(jìn)行定量分析？

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《計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)指導(dǎo)與題解》：中國計算機(jī)學(xué)會根據(jù)教育部“高等學(xué)校計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)規(guī)范”組織編寫與美國ACM和IEEE Computing Curricula 2005同步

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