新一代計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)

前言

　　《新一代計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)》是“十一五”國(guó)防特色學(xué)科專業(yè)教材，主要作為高等學(xué)校計(jì)算機(jī)專業(yè)研究生及本科生“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”課程的通用教材。為了讓本科生也易于接受，在編寫(xiě)時(shí)力求做到深入淺出、通俗易懂?！　∮?jì)算機(jī)硬件技術(shù)與計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)互相制約、互相影響，促進(jìn)了兩種技術(shù)的良性發(fā)展，從而使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出迅速發(fā)展的態(tài)勢(shì)。本書(shū)的內(nèi)容主要涉及計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的概念、結(jié)構(gòu)、機(jī)制及發(fā)展，既介紹了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面已經(jīng)成熟的技術(shù)，也介紹了國(guó)內(nèi)外最新的研究成果。　　作者本著三個(gè)出發(fā)點(diǎn)來(lái)編寫(xiě)此書(shū)：　?、俦ＷC本書(shū)內(nèi)容的先進(jìn)性。在介紹計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)所必須掌握知識(shí)的基礎(chǔ)上，以提高效率和系統(tǒng)優(yōu)化為目標(biāo)，介紹了現(xiàn)階段計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的先進(jìn)技術(shù)方法，如指令級(jí)并行技術(shù)、同時(shí)多線程技術(shù)等?！　、趯?shí)例詳細(xì)，淺顯易懂。各種代碼、實(shí)例等具體示例的詳細(xì)分析和說(shuō)明有助于自學(xué)者閱讀?！　、矍逦亟榻B技術(shù)發(fā)展的脈絡(luò)。本書(shū)在介紹原理或算法時(shí)，會(huì)介紹該技術(shù)的開(kāi)發(fā)背景、應(yīng)用情況以及后續(xù)發(fā)展，有利于開(kāi)拓讀者實(shí)踐和創(chuàng)新的思維方式。最終向讀者清晰而全面地展現(xiàn)現(xiàn)階段計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的原理和本質(zhì)，緊密結(jié)合行業(yè)發(fā)展，促使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)課程內(nèi)容向?qū)嵱没托吕砟罘较蜓由??！　”緯?shū)內(nèi)容分為7章。第1章論述了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的概念及其設(shè)計(jì)原則，通過(guò)對(duì)馮·諾依曼計(jì)算機(jī)模型指令集的分類，簡(jiǎn)要闡述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)展的脈絡(luò)，最后簡(jiǎn)單介紹幾種先進(jìn)的微體系結(jié)構(gòu)；第2章論述了流水線的基本概念、分類及性能計(jì)算方法，以DLX模型為實(shí)例，詳細(xì)描述了流水線執(zhí)行細(xì)節(jié)，最后分析了流水線中相關(guān)和沖突的問(wèn)題；第3章介紹了指令級(jí)并行的概念，詳細(xì)闡述了實(shí)現(xiàn)指令級(jí)并行的關(guān)鍵技術(shù)或算法；第4章為線程級(jí)并行技術(shù)，闡述了多線程技術(shù)的概念及分類，詳細(xì)論述同時(shí)多線程技術(shù)，并以超線程技術(shù)為例，介紹其工作原理；第5章和第6章分別介紹了超流水、超標(biāo)量以及超長(zhǎng)指令字處理器，主要闡述了關(guān)鍵技術(shù)的主要原理，并且介紹了幾種典型處理器的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)。

內(nèi)容概要

　　《新一代計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)》作為“十一五”國(guó)防特色規(guī)劃學(xué)科專業(yè)教材，在介紹計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本概念、原理、結(jié)構(gòu)和分析方法的基礎(chǔ)上，著重闡述了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的并行化技術(shù)、片上多核技術(shù)，旨在幫助學(xué)生在建立計(jì)算機(jī)系統(tǒng)完整概念的基礎(chǔ)上，充分掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的最新研發(fā)思想和技術(shù)，了解目前最新研發(fā)技術(shù)領(lǐng)域?！　　缎乱淮?jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)》可作為高等院校計(jì)算機(jī)專業(yè)高年級(jí)本科生或研究生的教材，也可供從事計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的工程技術(shù)人員參考。

書(shū)籍目錄

　　第1章 概述　　1.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本概念　　1.1.1 多級(jí)層次結(jié)構(gòu)　　1.1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、組成和實(shí)現(xiàn)之間的關(guān)系　　1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法　　1.2.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則　　1.2.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路及步驟　　1.3 軟件、應(yīng)用、器件的影響　　1.4 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的分類　　1.5 基于馮·諾依曼計(jì)算機(jī)模型的指令集分類　　1.5.1 CISC體系結(jié)構(gòu)　　1.5.2 RISC體系結(jié)構(gòu)　　1.5.3 CISC和RISC混合體系結(jié)構(gòu)　　1.5.4 EPIC體系結(jié)構(gòu)　　1.6 先進(jìn)的微體系結(jié)構(gòu)　　1.6.1 多核處理器　　1.6.2 流處理器　　1.6.3 PIM　　1.6.4 可重構(gòu)計(jì)算　　習(xí)題　　　　第2章 流水線技術(shù)　　2.1 流水線的基本概念　　2.1.1 什么是流水線　　2.1.2 流水線的分類　　2.2 流水線的性能指標(biāo)　　2.2.1 吞吐率　　2.2.2 加速比　　2.2.3 效率　　2.3 DLX的基本流水線　　2.3.1 DLX指令集結(jié)構(gòu)　　2.3.2 基本的DLX流水線　　2.3.3 DLX流水線各級(jí)的操作　　2.3.4 DLX流水線處理機(jī)的控制　　2.4 流水線的相關(guān)與沖突　　2.4.1 流水線相關(guān)　　2.4.2 流水線沖突　　習(xí)題　　　　第3章 指令級(jí)并行　　3.1 指令級(jí)并行的概念　　3.2 循環(huán)展開(kāi)　　3.2.1 循環(huán)展開(kāi)的原理　　3.2.2 循環(huán)展開(kāi)的特點(diǎn)　　3.3 動(dòng)態(tài)指令調(diào)度　　3.3.1 靜態(tài)指令調(diào)度與動(dòng)態(tài)指令調(diào)度　　3.3.2 動(dòng)態(tài)指令調(diào)度的基本思想　　3.3.3 動(dòng)態(tài)指令調(diào)度算法：記分板　　3.3.4 動(dòng)態(tài)指令調(diào)度算法：Tomasulo算法　　3.4 動(dòng)態(tài)分支預(yù)測(cè)　　3.4.1 采用分支預(yù)測(cè)表　　3.4.2 采用分支目標(biāo)緩沖器　　3.4.3 基于硬件的推斷執(zhí)行　　3.4.4 先進(jìn)的分支預(yù)測(cè)技術(shù)　　習(xí)題　　　　第4章 線程級(jí)并行　　4.1 多線程技術(shù)發(fā)展背景　　4.2 線程概念　　4.2.1 用戶級(jí)線程　　4.2.2 內(nèi)核級(jí)線程　　4.2.3 硬件線程　　4.3 單線程處理器　　4.4 多線程技術(shù)概述　　4.4.1 阻塞式多線程　　4.4.2 交錯(cuò)式多線程　　4.4.3 同時(shí)多線程　　4.5 同時(shí)多線程技術(shù)　　4.5.1 超級(jí)線程技術(shù)概述　　4.5.2 超線程技術(shù)概述　　4.6 超線程技術(shù)　　4.6.1 超線程技術(shù)的工作原理　　4.6.2 實(shí)現(xiàn)超線程的前提條件　　4.6.3 Intel的超線程技術(shù)　　4.7 同時(shí)多線程技術(shù)存在的挑戰(zhàn)　　習(xí)題　　　　第5章 超流水、超標(biāo)量處理器　　5.1 超級(jí)流水線處理器　　5.1.1 指令執(zhí)行時(shí)序　　5.1.2 MIPS R4000超級(jí)流水線處理器　　5.1.3 超級(jí)流水線的弊端　　5.2 標(biāo)量處理器　　5.2.1 標(biāo)量流水線性能上限　　5.2.2 性能損失　　5.3 超標(biāo)量處理器　　5.3.1 超標(biāo)量流水線典型結(jié)構(gòu)　　5.3.2 指令執(zhí)行時(shí)序　　5.3.3 超標(biāo)量技術(shù)　　5.3.4 超標(biāo)量處理器性能　　5.3.5 龍芯2F超標(biāo)量處理器　　5.4 其他三種典型的超標(biāo)量處理器　　5.4.1 MIPS R10000　　5.4.2 Alpha 21164　　5.4.3 AMD K5　　習(xí)題　　　　第6章 超長(zhǎng)指令字處理器　　6.1 概述　　6.1.1 引言　　6.1.2 基本概念　　6.1.3 傳統(tǒng)方法的不足　　6.2 精確中斷技術(shù)　　6.2.1 概述　　6.2.2 RP緩沖機(jī)制　　6.2.3 RRP緩沖機(jī)制　　6.3 RFCC-VLIW結(jié)構(gòu)　　6.3.1 概述　　6.3.2 寄存器堆結(jié)構(gòu)　　6.3.3 代價(jià)分析　　6.3.4 性能分析　　6.3.5 THUASDSP2004處理器　　6.4 MOSI體系結(jié)構(gòu)　　6.4.1 概述　　6.4.2 MOSI微體系結(jié)構(gòu)　　6.4.3 性能分析　　6.5 基于VLIW的多核處理器　　6.5.1 華威處理器　　6.5.2 安騰處理器　　習(xí)題　　　　第7章 片上多核處理器　　7.1 片上多核體系結(jié)構(gòu)概述　　7.1.1 片上多核體系結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介　　7.1.2 多核體系結(jié)構(gòu)和超線程技術(shù)的區(qū)別　　7.1.3 多核多線程體系結(jié)構(gòu)　　7.2 芯片組對(duì)多核的支持　　7.2.1 EFI概述　　7.2.2 EFI對(duì)多核處理器的初始化　　7.2.3 EFI對(duì)多核操作系統(tǒng)的支持　　7.3 操作系統(tǒng)對(duì)多核的支持　　7.4 典型片上多核架構(gòu)　　7.4.1 異構(gòu)多核處理器　　7.4.2 同構(gòu)多核處理器　　習(xí)題　　參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　2.計(jì)算機(jī)組成與實(shí)現(xiàn)　　對(duì)計(jì)算機(jī)組成與實(shí)現(xiàn)定義之前，要先介紹一下計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的內(nèi)特性，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的內(nèi)特性就是將那些外特性加以“邏輯實(shí)現(xiàn)”的基本屬性。這里說(shuō)的“邏輯實(shí)現(xiàn)”就是在邏輯上如何實(shí)現(xiàn)這種功能，比如“設(shè)計(jì)者”給雞設(shè)計(jì)了一個(gè)一定大小的胃，這個(gè)胃的功能是消化食物，這就是雞系統(tǒng)的某一外特性，那么怎么消化呢，就要通過(guò)雞吃進(jìn)食物和砂石，再通過(guò)胃的蠕動(dòng)，依靠砂石的研磨來(lái)消化食物，這里的吃和蠕動(dòng)等操作就是內(nèi)特性。　　計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，也就是指計(jì)算機(jī)組成的物理實(shí)現(xiàn)。它主要著眼于器件技術(shù)和微組裝技術(shù)。拿上面的例子來(lái)說(shuō)，這個(gè)胃由哪些組織組成，幾條肌肉和神經(jīng)來(lái)促使它運(yùn)動(dòng)就是“雞實(shí)現(xiàn)”?！　?jù)此可以分清計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的外特性、內(nèi)特性以及物理實(shí)現(xiàn)之間的關(guān)系。在所有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的特性中，指令系統(tǒng)的外特性是最關(guān)鍵的。因此，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有時(shí)就簡(jiǎn)稱為指令集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)?！　∠旅娼榻B計(jì)算機(jī)組成與實(shí)現(xiàn)的定義：　　計(jì)算機(jī)組成是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的邏輯實(shí)現(xiàn)，包括機(jī)器級(jí)內(nèi)數(shù)據(jù)流的組成以及邏輯設(shè)計(jì)等。它著眼于機(jī)器級(jí)內(nèi)各事件的排序方式與控制機(jī)構(gòu)、各部件的功能以及各部件間的聯(lián)系?！　∮?jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)是指計(jì)算機(jī)組成的物理實(shí)現(xiàn)，包括處理機(jī)，主存等部件的物理結(jié)構(gòu)，器件的集成度和速度、器件、模塊、插件、底板的劃分與連接，專用器件的設(shè)計(jì)，微組裝技術(shù)，信號(hào)傳輸，電源，冷卻及整機(jī)裝配技術(shù)等。它著眼于器件技術(shù)和微組裝技術(shù)，其中，器件技術(shù)在實(shí)現(xiàn)技術(shù)中起著主導(dǎo)作用?！　∫话悖?jì)算機(jī)組成設(shè)計(jì)要確定以下幾個(gè)方面：　?、贁?shù)據(jù)通路寬度：數(shù)據(jù)總線上一次并行傳送的信息位數(shù)?！　、趯Ｓ貌考脑O(shè)置：設(shè)置哪些專用部件，如乘法專用部件、浮點(diǎn)運(yùn)算部件、字符處理部件、地址運(yùn)算部件，以及每種專用部件的個(gè)數(shù)等。這些與計(jì)算機(jī)要求達(dá)到的速度、專用部件的使用頻率以及成本等因素相關(guān)。　?、鄹鞣N操作對(duì)部件的共享程度：如果共享程度過(guò)高，即使這些操作在邏輯上互不相關(guān)，也只能分時(shí)使用，這樣就限制了速度，可以設(shè)置多個(gè)部件來(lái)降低共享程度，用提高操作并行度來(lái)提高速度，但成本也將提高?！　、芄δ懿考牟⑿卸?；功能部件的控制和處理方式是采用順序串行，還是采用重疊流水或分布處理。

圖書(shū)封面

評(píng)論、評(píng)分、閱讀與下載

---

    新一代計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu) PDF格式下載

---