計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)

內(nèi)容概要

本書以程序控制計(jì)算機(jī)的并行處理技術(shù)為主線，以現(xiàn)代主流計(jì)算機(jī)所采用的成熟技術(shù)方法為主體，結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢，討論計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的基本概念、基本理論、分析設(shè)計(jì)方法和提高并行性的處理技術(shù)及其應(yīng)用實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)模型，闡述指令級、操作級和進(jìn)程級高度并行處理機(jī)或系統(tǒng)的組織技術(shù)、基本結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)及其評測。    本書共8章，可分為三個(gè)部分：第1章為第一部分，介紹計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的基本概念、影響因素、演變過程、分析設(shè)計(jì)方法和并行處理的基本理論；第2～5章為第二部分，介紹流水線技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)屬性優(yōu)選技術(shù)和存儲(chǔ)組織技術(shù)等提高計(jì)算機(jī)性能的處理技術(shù)以及這些技術(shù)對計(jì)算機(jī)性能提高的評測；第6～8章為第三部分，介紹指令級高度并行、操作級高度并行和多處理機(jī)的結(jié)構(gòu)模型、性能特點(diǎn)及其評測。    本書結(jié)構(gòu)完整、邏輯性強(qiáng)、層次清晰、語言精煉、內(nèi)容豐富實(shí)用，可作為高等院校計(jì)算機(jī)專業(yè)本科生“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”課程的教材，也可作為有關(guān)專業(yè)研究生和相關(guān)領(lǐng)域科技人員的參考書。建議前6章必講，后兩章選講，教學(xué)課時(shí)以70～80為宜。

書籍目錄

第二版前言第一版前言第1章  計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)導(dǎo)論  1.1  計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的基本概念    1.1.1  提高計(jì)算機(jī)性能的硬件因素    1.1.2  廣義的計(jì)算機(jī)語言與虛擬計(jì)算機(jī)    1.1.3  計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)及其范疇    1.1.4  計(jì)算機(jī)組成與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)    1.1.5  計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的特性  1.2  計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的演變    1.2.1  計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的基本模型    1.2.2  計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)存在的主要問題及其改進(jìn)    1.2.3  計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的演變過程  1.3  影響計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的因素    1.3.1  影響計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的基本因素    1.3.2  編譯技術(shù)與計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的關(guān)系    1.3.3  算法與計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的關(guān)系    1.3.4  計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的分類  1.4  計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)中的并行性及其發(fā)展    1.4.1  并行性與并行處理    1.4.2  并行性等級的劃分    1.4.3  提高計(jì)算機(jī)并行性的技術(shù)途徑    1.4.4  多機(jī)系統(tǒng)及其耦合度    1.4.5  多處理機(jī)系統(tǒng)    1.4.6  計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)并行處理的歷程  1.5  計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)    1.5.1  計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則    1.5.2  計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法    1.5.3  軟件可移植性及其實(shí)現(xiàn)的方法    1.5.4  計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的定量原理    1.5.5  CPU性能分析  1.6  計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的評價(jià)    1.6.1  計(jì)算機(jī)系統(tǒng)評價(jià)的概念    1.6.2  計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能    1.6.3  計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的成本與價(jià)格    1.6.4  程序執(zhí)行時(shí)間的測定  習(xí)題一第2章  流水線技術(shù)  2.1  流水線的基本概念    2.1.1  多條指令的執(zhí)行方式    2.1.2  什么是流水線    2.1.3  流水線的表示方法    2.1.4  流水線的分類    2.1.5  流水線的特點(diǎn)  2.2  處理機(jī)實(shí)現(xiàn)流水線的基本結(jié)構(gòu)    2.2.1  重疊執(zhí)行方式的基本結(jié)構(gòu)    2.2.2  先行控制方式的基本結(jié)構(gòu)    2.2.3  先行控制指令流水線的基本結(jié)構(gòu)    2.2.4  運(yùn)算操作流水線和宏流水線的基本結(jié)構(gòu)    2.2.5  流水線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的若干問題  2.3  線性流水線的性能及其分析    2.3.1  吞吐率    2.3.2  加速比    2.3.3  效率    2.3.4  吞吐率、加速比和效率之間的關(guān)系    2.3.5  流水線“瓶頸”問題的解決方法    2.3.6  流水線最佳段數(shù)的選擇  2.4  流水線中的相關(guān)及其處理    2.4.1  流水線中相關(guān)的基本概念    2.4.2  資源相關(guān)    2.4.3  操作數(shù)相關(guān)    2.4.4  指令相關(guān)    2.4.5  變址相關(guān)    2.4.6  條件轉(zhuǎn)移相關(guān)及其對流水線效率的影響    2.4.7  條件轉(zhuǎn)移相關(guān)的處理技術(shù)    2.4.8  無條件轉(zhuǎn)移相關(guān)    2.4.9  中斷轉(zhuǎn)移相關(guān)  2.5  非線性流水線的調(diào)度    2.5.1  問題的提出    2.5.2  非線性流水線調(diào)度的相關(guān)術(shù)語及其計(jì)算方法    2.5.3  最小啟動(dòng)循環(huán)調(diào)度策略的求解及其實(shí)現(xiàn)    2.5.4  非線性流水線的優(yōu)化調(diào)度方法    2.5.5  多功能非線性流水線的調(diào)度  習(xí)題二第3章  互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)  3.1  互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的基本概念    3.1.1  互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)及其組成與特征    3.1.2  互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的描述工具    3.1.3  常用的基本互連函數(shù)    3.1.4  互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特性和傳輸性能參數(shù)    3.1.5  互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的分類  3.2  靜態(tài)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)    3.2.1  靜態(tài)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)及類型    3.2.2  靜態(tài)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)    3.2.3  靜態(tài)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)特性的比較  3.3  動(dòng)態(tài)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)    3.3.1  動(dòng)態(tài)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)及其互連形式    3.3.2  總線互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)    3.3.3  交叉開關(guān)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)    3.3.4  多級交叉開關(guān)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)    3.3.5  動(dòng)態(tài)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)特性的比較  3.4  常用的多級交叉開關(guān)動(dòng)態(tài)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)    3.4.1  Q多級動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)(Omega網(wǎng)絡(luò))    3.4.2  STARAN多級動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)    3.4.3  間接二進(jìn)制n方體多級動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)    3.4.4  δ多級動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)    3.4.5  DM多級動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)    3.4.6  基準(zhǔn)多級動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)    3.4.7  可重排3級Clos網(wǎng)絡(luò)    3.4.8  Benes二進(jìn)制置換網(wǎng)絡(luò)  3.5  互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的消息傳遞    3.5.1  消息傳遞的格式與方式    3.5.2  路由選擇及其方法    3.5.3  算術(shù)選路算法    3.5.4  虛擬通道    3.5.5  死鎖    3.5.6  流量控制策略    3.5.7  選播和廣播尋徑  習(xí)題三第4章  計(jì)算機(jī)屬性優(yōu)選技術(shù)  4.1  數(shù)據(jù)表示    4.1.1  數(shù)據(jù)表示的基本概念    4.1.2  引入數(shù)據(jù)表示的基本原則    4.1.3  自定義數(shù)據(jù)表示    4.1.4  向量與堆棧數(shù)據(jù)表示    4.1.5  浮點(diǎn)數(shù)的尾數(shù)基值及其格式設(shè)計(jì)    4.1.6  原子類型操作數(shù)的大小  4.2  尋址技術(shù)與存儲(chǔ)保護(hù)    4.2.1  編址方式    4.2.2  尋址方式    4.2.3  程序裝入與定位    4.2.4  存儲(chǔ)保護(hù)  4.3  指令格式的優(yōu)化設(shè)計(jì)    4.3.1  指令系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)    4.3.2  指令系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分類    4.3.3  指令字的編碼格式    4.3.4  指令格式中的地址碼    4.3.5  指令格式中的操作碼編碼    4.3.6  指令系統(tǒng)中的控制指令  4.4  指令系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)    4.4.1  指令系統(tǒng)功能的發(fā)展與改進(jìn)    4.4.2  復(fù)雜指令系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)    4.4.3  精簡指令系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)    4.4.4  精簡指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)  4.5  輸入輸出系統(tǒng)與總線    4.5.1  輸入輸出系統(tǒng)的概述    4.5.2  輸入輸出系統(tǒng)控制方式    4.5.3  輸入輸出系統(tǒng)組織方式    4.5.4  中斷系統(tǒng)的軟硬件功能分配    4.5.5  總線  習(xí)題四第5章  并行存儲(chǔ)器與存儲(chǔ)系統(tǒng)的組織  5.1  并行存儲(chǔ)器與相聯(lián)存儲(chǔ)器    5.1.1  并行存儲(chǔ)器及其實(shí)現(xiàn)途徑    5.1.2  單體多字存儲(chǔ)器    5.1.3  多體多字交叉編址存儲(chǔ)器    5.1.4  多體多字存儲(chǔ)器的無訪問沖突    5.1.5  相聯(lián)存儲(chǔ)器  5.2  存儲(chǔ)系統(tǒng)的組織原理    5.2.1  存儲(chǔ)系統(tǒng)的基本概念    5.2.2  存儲(chǔ)系統(tǒng)組織的基本思想    5.2.3  存儲(chǔ)的基本層次和三級存儲(chǔ)系統(tǒng)    5.2.4  三級存儲(chǔ)系統(tǒng)的組織方式    5.2.5  存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能指標(biāo)  5.3  Cache存儲(chǔ)系統(tǒng)的組織基礎(chǔ)    5.3.1  Cache存儲(chǔ)系統(tǒng)的工作原理    5.3.2  幾種地址映像和地址變換的方法    5.3.3  替換算法及其實(shí)現(xiàn)    5.3.4  Cache存儲(chǔ)系統(tǒng)的一致性維護(hù)    5.3.5   Cache存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能指標(biāo)  5.4  提高Cache存儲(chǔ)系統(tǒng)性能的方法    5.4.1  不命中的類型    5.4.2  降低Cache不命中率的方法    5.4.3  減少Cache不命中開銷的方法    5.4.4  減少Cache命中時(shí)間的方法    5.4.5  Cache優(yōu)化技術(shù)的比較  習(xí)題五第6章  指令級高度并行處理機(jī)的組織  6.1  指令級高度并行處理機(jī)的基本概念    6.1.1  標(biāo)量指令與標(biāo)量處理機(jī)    6.1.2  指令級并行的實(shí)現(xiàn)方法及其衡量指標(biāo)    6.1.3  指令發(fā)射及其類型    6.1.4  指令調(diào)度及其基本方法    6.1.5  靜態(tài)指令調(diào)度——軟件方法  6.2  硬件動(dòng)態(tài)指令調(diào)度——硬件方法    6.2.1  動(dòng)態(tài)指令調(diào)度的基本思想    6.2.2  記分牌指令調(diào)度方法    6.2.3  Tomasulo指令調(diào)度方法  6.3  基于硬件技術(shù)的多發(fā)射處理機(jī)    6.3.1  超標(biāo)量處理機(jī)    6.3.2  超流水線處理機(jī)    6.3.3  超標(biāo)量超流水線處理機(jī)    6.3.4  四種不同類型處理機(jī)的性能比較  6.4  基于軟件技術(shù)的多發(fā)射處理機(jī)    6.4.1  超長指令字處理機(jī)及其結(jié)構(gòu)原理    6.4.2  超長指令字處理方式的特征    6.4.3  超長指令字與超標(biāo)量兩種處理方式的區(qū)別    6.4.4  超長指令字處理機(jī)實(shí)例——Cydra 5處理機(jī)  習(xí)題六第7章  數(shù)據(jù)操作級高度并行處理機(jī)  7.1  向量處理機(jī)    7.1.1  向量處理的基本概念    7.1.2  向量處理的基本方式    7.1.3  向量處理機(jī)的基本結(jié)構(gòu)    7.1.4  向量處理機(jī)的指令    7.1.5  提高向量處理機(jī)性能的常用技術(shù)    7.1.6  向量處理機(jī)的性能    7.1.7  向量處理機(jī)實(shí)例    7.1.8  向量協(xié)處理器  7.2  陣列處理機(jī)    7.2.1  陣列處理機(jī)操作模型與特點(diǎn)    7.2.2  陣列處理機(jī)的基本結(jié)構(gòu)    7.2.3  陣列處理單元的結(jié)構(gòu)    7.2.4  陣列處理機(jī)的并行算法    7.2.5  陣列處理機(jī)的實(shí)例  7.3  脈動(dòng)陣列處理機(jī)    7.3.1  脈動(dòng)陣列處理機(jī)的基本原理    7.3.2  脈動(dòng)陣列處理機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)    7.3.3  特定算法的脈動(dòng)陣列處理機(jī)結(jié)構(gòu)    7.3.4  通用脈動(dòng)陣列處理機(jī)結(jié)構(gòu)  習(xí)題七第8章  多處理機(jī)  8.1  多處理機(jī)的基本概念    8.1.1  多處理機(jī)及其一般模型    8.1.2  多處理機(jī)的分類    8.1.3  多處理機(jī)的特點(diǎn)    8.1.4  多處理機(jī)的操作系統(tǒng)  8.  2多處理機(jī)的Cache一致性    8.2.1  多處理機(jī)Cache間不一致性的由來    8.2.2  多處理機(jī)Cache不一致的處理方法    8.2.3  寫無效總線監(jiān)聽協(xié)議法    8.2.4  基于目錄協(xié)議法  8.3  機(jī)群系統(tǒng)    8.3.1  機(jī)群系統(tǒng)及其特點(diǎn)    8.3.2  機(jī)群系統(tǒng)的軟硬件結(jié)構(gòu)    8.3.3  機(jī)群系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)  習(xí)題八參考文獻(xiàn)

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　　《計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)（第2版）》特色：　　1．內(nèi)容豐富、重點(diǎn)明顯。強(qiáng)調(diào)基本概念、基本理論和技術(shù)方法的系統(tǒng)完善，弱化體系結(jié)構(gòu)的多樣性　　2．內(nèi)容實(shí)用。在保證知識(shí)體系完整的前提下，盡量避免與本科階段其他課程內(nèi)容重復(fù)，且留有知識(shí)空間以便碩士階段開設(shè)“高級計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)”　　3．適應(yīng)性強(qiáng)。將理論方法與體系結(jié)構(gòu)模型分開，突出前者來滿足不同學(xué)時(shí)的需要　　4．邏輯性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)新穎。嚴(yán)格按照知識(shí)體系的前導(dǎo)后繼關(guān)系組織章節(jié)

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