計算機系統(tǒng)結構

內(nèi)容概要

　　《計算機系統(tǒng)結構(第五版)》是在原書第四版的基礎上修訂而成的。這次修訂的重點是第1、4、5、6章。
　　《計算機系統(tǒng)結構(第五版)》系統(tǒng)地講述了計算機系統(tǒng)結構的基本概念、基本原理、基本結構、基本分析方法以及近年來在該領域的進展。
　　全書共8章。主要內(nèi)容有：計算機系統(tǒng)結構基礎及并行性的開發(fā)；數(shù)據(jù)表示、尋址方式與指令系統(tǒng)的設計、優(yōu)化、發(fā)展和改進；存儲、中斷、總線與輸入/輸出系統(tǒng)；虛擬存儲器、cache存儲器、三級存儲層次和存儲系統(tǒng)的保護；重疊方式和流水方式的標量處理機及指令級高度并行的超級處理機；向量的流水處理和向量流水處理機、陣列處理機的原理、并行算法和互連網(wǎng)絡；多處理機的硬件結構、多cache的一致性、程序的并行性和性能、操作系統(tǒng)和多處理機的發(fā)展；數(shù)據(jù)流計算機和歸約機。
　　《計算機系統(tǒng)結構(第五版)》內(nèi)容豐富，取材適當，每章有大量例題和習題。每章末均有本章小結，給出本章“知識點和能力層次要求”以及“重點和難點”。書末附有各章習題參考答案。
　　《計算機系統(tǒng)結構(第五版)》可作為計算機專業(yè)本科生和相關專業(yè)研究生的教材，也可作為相關領域科技人員的參考書。

書籍目錄

第1章 計算機系統(tǒng)結構基礎及并行性的開發(fā)
　1.1 計算機系統(tǒng)的層次結構
　1.2 計算機系統(tǒng)結構、計算機組成和計算機實現(xiàn)
　　1.2.1 計算機系統(tǒng)結構的定義和內(nèi)涵
　　1.2.2 計算機組成和計算機實現(xiàn)的定義及內(nèi)涵
　　1.2.3 計算機系統(tǒng)結構、組成和實現(xiàn)的相互影響
　1.3 計算機系統(tǒng)的軟、硬件取舍和性能評測及定量設計原理
　　1.3.1 軟、硬件取舍的基本原則
　　1.3.2 計算機系統(tǒng)的性能評測及定量設計原理
　　1.3.3 計算機系統(tǒng)設計的主要任務和方法
　1.4 軟件、應用、器件的發(fā)展對系統(tǒng)結構的影響
　　1.4.1 軟件的發(fā)展對系統(tǒng)結構的影響
　　1.4.2 應用的發(fā)展對系統(tǒng)結構的影響
　　1.4.3 器件的發(fā)展對系統(tǒng)結構的影響
　1.5 系統(tǒng)結構中的并行性開發(fā)及計算機系統(tǒng)的分類
　　1.5.1 并行性的概念和開發(fā)
　　1.5.2 計算機系統(tǒng)的分類
　1.6 本章小結
　　1.6.1 知識點和能力層次要求
　　1.6.2 重點和難點
　習題1
第2章 數(shù)據(jù)表示、尋址方式與指令系統(tǒng)
　2.1 數(shù)據(jù)表示
　　2.1.1 數(shù)據(jù)表示與數(shù)據(jù)結構
　　2.1.2 高級數(shù)據(jù)表示
　　2.1.3 引人數(shù)據(jù)表示的原則
　　2.1.4 浮點數(shù)尾數(shù)基值大小和下溢處理方法的選擇
　2.2 尋址方式
　　2.2.1 尋址方式的三種面向
　　2.2.2 尋址方式在指令中的指明
　　2.2.3 程序在主存中的定位技術
　　2.2.4 物理主存中信息的存儲分布
　2.3 指令系統(tǒng)的設計和優(yōu)化
　　2.3.1 指令系統(tǒng)設計的基本原則
　　2.3.2 指令操作碼的優(yōu)化
　　2.3.3 指令字格式的優(yōu)化
　2.4 指令系統(tǒng)的發(fā)展和改進
　　2.4.1 兩種途徑和方向(cisc和risc)
　　2.4.2 按cisc方向發(fā)展和改進指令系統(tǒng)
　　2.4.3 按risc方向發(fā)展和改進指令系統(tǒng)
　2.5 本章小結
　　2.5.1 知識點和能力層次要求
　　2.5.2 重點和難點
　習題2
第3章 存儲、中斷、總線與輸入／輸出系統(tǒng)
　3.1 存儲系統(tǒng)的基本要求和并行主存系統(tǒng)
　　3.1.1 存儲系統(tǒng)的基本要求
　　3.1.2 并行主存系統(tǒng)
　3.2 中斷系統(tǒng)
　　3.2.1 中斷的分類和分級
　　3.2.2 中斷的響應次序與處理次序
　　3.2.3 中斷系統(tǒng)的軟、硬件功能分配
　3.3 總線系統(tǒng)
　　3.3.1 總線的分類
　　3.3.2 總線的控制方式
　　3.3.3 總線的通信技術
　　3.3.4 數(shù)據(jù)寬度與總線線數(shù)
　3.4 輸入／輸出系統(tǒng)
　　3.4.1 輸入／輸出系統(tǒng)概述
　　3.4.2 通道處理機的工作原理和流量設計
　　3.4.3 外圍處理機
　3.5 本章小結
　　3.5.1 知識點和能力層次要求
　　3.5.2 重點和難點
　　習題3
第4章 存儲體系
　4.1 基本概念
　　4.1.1 存儲體系及其分支
　　4.1.2 存儲體系的構成依據(jù)
　　4.1.3 存儲體系的性能參數(shù)
　4.2 虛擬存儲器
　　4.2.1 虛擬存儲器的管理方式
　　4.2.2 頁式虛擬存儲器的構成
　　4.2.3 頁式虛擬存儲器實現(xiàn)中的問題
　4.3 高速緩沖存儲器
　　4.3.1 工作原理和基本結構
　　4.3.2 地址的映像與變換
　　4.3.3 cache存儲器的lru替換算法的硬件實現(xiàn)
 　4.3.4 cache存儲器的透明性及性能分析
　4.4 三級存儲體系
　　4.4.1 物理地址cache
　　4.4.2 虛地址cache
　　4.4.3 全cache技術
　4.5 存儲系統(tǒng)的保護
　4.6 本章小結
　 4.6.1 知識點和能力層次要求
　　4.6.2 重點和難點
　習題4
第5章 標量處理機
　5.1 重疊方式
　　5.1.1 重疊原理與一次重疊
　　5.1.2 相關處理
　5.2 流水方式
　　5.2.1 基本概念
　　5.2.2 標量流水線的主要性能
　　5.2.3 標量流水機的相關處理和控制機構
　5.3 指令級高度并行的超級處理機
　　5.3.1 超標量處理機
　　5.3.2 超長指令字處理機
　　5.3.3 超流水線處理機
　　5.3.4 超標量超流水線處理機
　5.4 本章小結
　　5.4.1 知識點和能力層次要求
　　5.4.2 重點和難點
　　習題5
第6章 向量處理機
　6.1 向量的流水處理和向量流水處理機
　　6.1.1 向量的處理和向量的流水處理
　　6.1.2 向量流水處理機的結構舉例
　　6.1.3 通過并行、鏈接提高性能
　　6.1.4 提高向量流水處理速度的其他辦法
　6.2 陣列處理機的原理
　　6.2.1 陣列處理機的構形和特點
　　6.2.2 illiacⅳ的處理單元陣列結構
　　6.2.3 illiacⅳ的并行算法舉例
　6.3 simd計算機的互連網(wǎng)絡
　 6.3.1 互連網(wǎng)絡的設計目標與互連函數(shù)
　　6.3.2 互連網(wǎng)絡應抉擇的幾個問題
　　6.3.3 基本的單級互連網(wǎng)絡
　　6.3.4 基本的多級互連網(wǎng)絡
　　6.3.5 全排列網(wǎng)絡
　6.4 共享主存構形的陣列處理機中并行存儲器的無沖突訪問
　6.5 脈動陣列流水處理機
　　6.5.1 脈動陣列結構的原理
　　6.5.2 通用脈動陣列結構
　6.6 本章小結
　　6.6.1 知識點和能力層次要求
　　6.6.2 重點和難點
　　習題6
　　第7章 多處理機
　　7.1 多處理機的概念、問題和硬件結構
　　7.1.1 多處理機的基本概念和要解決的技術問題
　　7.1.2 多處理機的硬件結構
　　7.2 緊耦合多處理機多cache的一致性問題
　　7.2.1 多cache的一致性問題的產(chǎn)生
　　7.2.2 多cache的一致性問題的解決辦法
　　7.3 多處理機的并行性和性能
　　7.3.1 并行算法
　　7.3.2 程序并行性分析
　　7.3.3 并行語言與并行編譯
　　7.3.4 多處理機的性能
　　7.4 多處理機的操作系統(tǒng)
　　7.4.1 主從型操作系統(tǒng)
　　7.4.2 各自獨立型操作系統(tǒng)
　　7.4.3 浮動型操作系統(tǒng)
　　7.5 多處理機的發(fā)展
　　7.5.1 分布式共享存儲器多處理機
　　7.5.2 對稱多處理機
　　7.5.3 多向量多處理機
　　7.5.4 并行向量處理機
　　7.5.5 大規(guī)模并行處理機
　　7.5.6 機群系統(tǒng)
　　7.6 本章小結
　　7.6.1 知識點和能力層次要求
　　7.6.2 重點和難點
　　習題7
　　第8章 數(shù)據(jù)流計算機和歸約機
　　8.1 數(shù)據(jù)流計算機
　　8.1.1 數(shù)據(jù)驅(qū)動的要領
　　8.1.2 數(shù)據(jù)流程序圖和語言
　　8.1.3 數(shù)據(jù)流計算機的結構
　　8.1.4 數(shù)據(jù)流計算機存在的問題
　　8.1.5 數(shù)據(jù)流計算機的進展
　　8.2 歸約機
　　8.3 本章小結
　　8.3.1 知識點和能力層次要求
　　8.3.2 重點和難點
　　習題8
　　附錄 習題參考答案
　　參考文獻

章節(jié)摘錄

版權頁：插圖：由于軟件相對于硬件的成本越來越貴，產(chǎn)量和可靠性的提高越來越困難，要改變過去那種把主要功能負擔加在軟件上以簡化硬件的做法，希望重新分配軟、硬件功能，充分利用硬、器件技術發(fā)展帶來的好處，為程序設計提供更好的支持。但是目前已積累了大量成熟的軟件，加上軟件生產(chǎn)率又很低，軟件的排錯比編寫難，所以除非特殊情況，程序設計者一般不愿意，也不應該在短時間里按新的系統(tǒng)結構、新的指令系統(tǒng)去重新設計軟件。為此，在系統(tǒng)結構設計時，提出應在新的系統(tǒng)結構上解決好軟件的可移植性問題。軟件的可移植性（Portability）指的是軟件不修改或只經(jīng)少量修改就可由一臺機器移到另一臺機器上運行，同一軟件可應用于不同的環(huán)境。實踐證明是可靠的軟件就能長期使用，不會因機器更新而要重新編寫，這樣，既大大減少了編制軟件的工作量，又能迅速用上新的硬件技術，更新系統(tǒng)，讓新系統(tǒng)立即發(fā)揮效能。同時，軟件設計者也就有精力開發(fā)全新的軟件。實現(xiàn)軟件移植的技術主要有如下幾種。1.統(tǒng)一高級語言由于高級語言是面向題目和算法的，與機器的具體結構關系不大，如果能統(tǒng)一出一種可滿足各種應用需要的通用高級語言，那么用這種高級語言編寫的應用軟件就可以移植于不同機器，如果操作系統(tǒng)的全部或一部分用這種高級語言編寫，則系統(tǒng)軟件中的這部分也可以移植。所以實現(xiàn)軟件移植的一種技術是如何統(tǒng)一高級語言，設計出一種完全通用的高級語言，為所有程序員所使用。這種技術應用于結構相同以至完全不同的機器之間高級語言程序的軟件移植。問題是至今雖然已有上百種高級語言，但沒有一種是對各種應用真正通用的高級語言，這有以下幾方面原因。

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《計算機系統(tǒng)結構(第5版)》是新世紀計算機類本科規(guī)劃教材之一。

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