計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

內(nèi)容概要

　　陳智勇編著的這本本書系統(tǒng)地介紹了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本概念、設(shè)計(jì)原理和分析方法，以及有關(guān)的先進(jìn)技術(shù)和最新的發(fā)展趨向。
　　全書共分9章。第1章介紹計(jì)算機(jī)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、組成、實(shí)現(xiàn)的定義及相互關(guān)系，計(jì)算機(jī)性能，以及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的分類。第2章介紹指令格式的優(yōu)化，以及CISC、RISC、退耦CISC/RISC、后RISC的有關(guān)概念及其采用的相關(guān)技術(shù)。第3章介紹存儲體系，頁式虛擬存儲器和Cache存儲器。第4章介紹標(biāo)量流水線技術(shù)，超標(biāo)量超流水技術(shù)，VLIW體系結(jié)構(gòu)，以及先進(jìn)的流水線調(diào)度技術(shù)。第5章介紹并行處理技術(shù)，SIMD并行處理機(jī)及互連網(wǎng)絡(luò)。第6章介紹向量的流水處理，以及提高向量處理性能的常用技術(shù)。第7章介紹多處理機(jī)結(jié)構(gòu)，多處理機(jī)Cache的一致性，多處理機(jī)性能模型，以及并行計(jì)算機(jī)模型。第8章主要介紹并行算法與并行編程的基礎(chǔ)知識。第9章主要介紹并行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的新發(fā)展。
　　本書內(nèi)容豐富、取材先進(jìn)，在闡述基本原理的基礎(chǔ)上，力圖給出設(shè)計(jì)方法和實(shí)例，以幫助讀者更好地理解一些比較抽象的概念。每章均有一定數(shù)量的例題和習(xí)題，書后附有習(xí)題的參考答案。本書免費(fèi)提供配套電子課件，請登錄華信教育資源網(wǎng)下載(www.hxedu.com.cn)。本書可作為高等學(xué)校計(jì)算機(jī)專業(yè)本科教材，也可作為計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)研究生教材或科技人員的參考書。

書籍目錄

第1章 基礎(chǔ)知識
　1.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)
　　1.1.1 按功能劃分的多級層次結(jié)構(gòu)
　　1.1.2 按功能劃分層次的好處
　1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
　1.3 計(jì)算機(jī)組成
　1.4 計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)
　1.5 計(jì)算機(jī)性能
　　1.5.1 性能因子CPI
　　1.5.2 計(jì)算機(jī)性能常用指標(biāo)MIPS和MFLOPS
　　1.5.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的性能評價標(biāo)準(zhǔn)
　　1.5.4 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的定量原理
　1.6 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的分類
　　1.6.1 Flynn分類法
　　1.6.2 馮氏分類法
　　習(xí)題1
第2章 指令系統(tǒng)
　2.1 指令格式的優(yōu)化
　　2.1.1 操作碼的優(yōu)化表示
　　2.1.2 指令字格式的優(yōu)化
　2.2 CISC
　　2.2.1 CISC的發(fā)展
　　2.2.2 CISC的特點(diǎn)
　2.3 RISC
　　2.3.1 RISC結(jié)構(gòu)采用的基本技術(shù)
　　2.3.2 經(jīng)典CISC和純RISC處理器體系結(jié)構(gòu)的比較
　　2.3.3 退耦CISC/RISC體系結(jié)構(gòu)
　2.4 后RISC
　　2.4.1 后RISC特征
　　2.4.2 幾種后RISC機(jī)器的比較
　　習(xí)題2
第3章 存儲系統(tǒng)設(shè)計(jì)
　3.1 存儲系統(tǒng)原理
　　3.1.1 基本概念
　　3.1.2 多級存儲層次
　　3.1.3 存儲系統(tǒng)的性能參數(shù)
　3.2 交叉訪問存儲器
　　3.2.1 主存系統(tǒng)的類型
　　3.2.2 高位交叉訪問存儲器
　　3.2.3 低位交叉訪問存儲器
　　3.2.4 拓寬存儲器頻寬的方法
　3.3 頁式虛擬存儲器
　　3.3.1 虛擬存儲器的工作原理
　　3.3.2 虛擬存儲器的地址映像與變換
　　3.3.3 頁面替換算法及其實(shí)現(xiàn)
　　3.3.4 提高虛擬存儲器等效訪問速度的措施
　　3.3.5 影響主存命中率的某些因素
　3.4 Cache存儲器
　　3.4.1 Cache存儲器的工作原理
　　3.4.2 Cache存儲器的地址映像與變換
　　3.4.3 Cache替換算法及其實(shí)現(xiàn)
　　3.4.4 Cache的透明性分析
　　3.4.5 Cache的取算法
　　3.4.6 影響Cache存儲器性能的因素
　　3.4.7 物理Cache與虛擬Cache
　　習(xí)題3
第4章 流水線計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)
　4.1 流水線的工作原理、特點(diǎn)及分類
　　4.1.1 流水線的工作原理
　　4.1.2 流水線的特點(diǎn)
　　4.1.3 流水線的分類
　4.2 相關(guān)問題及解決方法
　　4.2.1 資源相關(guān)
　　4.2.2 數(shù)據(jù)相關(guān)
　　4.2.3 控制相關(guān)
　4.3 線性流水線性能分析
　　4.3.1 吞吐率和加速比
　　4.3.2 效率
　　4.4 線性流水線性能分析舉例
　4.5 非線性流水線的調(diào)度技術(shù)
　　4.5.1 非線性流水線的基本概念
　　4.5.2 無沖突調(diào)度方法
　　4.5.3 優(yōu)化調(diào)度方法
　4.6 先進(jìn)的流水技術(shù)：動態(tài)調(diào)度
　　4.6.1 流水的集中式動態(tài)調(diào)度：記分板機(jī)制
　　4.6.2 流水的分布式動態(tài)調(diào)度：Tomasulo方法
　4.7 轉(zhuǎn)移預(yù)測技術(shù)
　　4.7.1 轉(zhuǎn)移的影響
　　4.7.2 轉(zhuǎn)移預(yù)測技術(shù)
　　4.7.3 轉(zhuǎn)移目標(biāo)緩沖器
　4.8 超標(biāo)量處理機(jī)和VLIW體系結(jié)構(gòu)
　　4.8.1 超標(biāo)量處理機(jī)
　　4.8.2 VLIW體系結(jié)構(gòu)
　4.9 超流水線處理機(jī)
　4.10 超標(biāo)量超流水線處理機(jī)
　　習(xí)題4
第5章 并行處理技術(shù)
　5.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中并行性的發(fā)展
　　5.1.1 并行性的基本概念
　　5.1.2 實(shí)現(xiàn)并行性技術(shù)的途徑
　　5.1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中并行性的發(fā)展
　5.2 SIMD并行處理機(jī)
　　5.2.1 SIMD并行處理機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)
　　5.2.2 陣列處理機(jī)ILLIAC Ⅳ的處理單元陣列結(jié)構(gòu)
　　5.2.3 陣列處理機(jī)的并行算法
　5.3 SIMD計(jì)算機(jī)的互連網(wǎng)絡(luò)
　　5.3.1 互連網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則
　　5.3.2 互連函數(shù)的表示
　　5.3.3 單級互連網(wǎng)絡(luò)
　5.4 網(wǎng)絡(luò)特性
　　5.4.1 結(jié)點(diǎn)度和網(wǎng)絡(luò)直徑
　　5.4.2 聚集帶寬和等分帶寬
　　5.4.3 數(shù)據(jù)尋徑功能
　5.5 靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)
　　5.5.1 靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
　　5.5.2 k元n?立方體網(wǎng)絡(luò)
　5.6 動態(tài)網(wǎng)絡(luò)
　　5.6.1 總線互連方式
　　5.6.2 交叉開關(guān)互連方式
　　5.6.3 多級網(wǎng)絡(luò)互連方式
　　5.6.4 蝶式網(wǎng)絡(luò)
　　5.6.5 組合網(wǎng)絡(luò)
　　習(xí)題5
第6章 向量處理機(jī)
　6.1 向量處理的基本概念
　　6.1.1 向量流水處理的主要特點(diǎn)
　　6.1.2 向量處理機(jī)的基本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
　　6.1.3 向量的處理方式
　6.2 一般的向量處理機(jī)
　　6.2.1 寄存器組
　　6.2.2 多個單功能流水部件
　　6.2.3 運(yùn)算流水線
　6.3 提高向量處理性能的常用技術(shù)
　　6.3.1 多功能部件的并行操作
　　6.3.2 鏈接技術(shù)
　　6.3.3 條件語句和稀疏矩陣的加速處理方法
　　6.3.4 向量歸約操作的加速方法
　6.4 向量處理的性能評價
　　6.4.1 向量流水處理的時間
　　6.4.2 與向量長度有關(guān)的向量流水處理機(jī)性能參數(shù)
　6.5 多向量多處理機(jī)
　　6.5.1 Cray Y-MP
　　6.5.2 C-90和機(jī)群
　　6.5.3 VP2000
　　6.5.4 VPP500
　　習(xí)題6
第7章 多處理機(jī)
　7.1 多處理機(jī)結(jié)構(gòu)
　　7.1.1 多處理機(jī)的特點(diǎn)
　　7.1.2 多處理機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)
　　7.1.3 UMA、NUMA和NORMA模型
　7.2 多處理機(jī)的Cache一致性
　　7.2.1 Cache一致性問題的原因
　　7.2.2 監(jiān)聽一致性協(xié)議
　　7.2.3 MESI監(jiān)聽協(xié)議
　　7.2.4 基于目錄的協(xié)議
　7.3 程序的劃分和調(diào)度
　　7.3.1 粒度的組合和調(diào)度
　　7.3.2 靜態(tài)多處理機(jī)調(diào)度
　7.4 多處理機(jī)性能模型
　　7.4.1 基本模型
　　7.4.2 N臺處理機(jī)系統(tǒng)的基本模型
　　7.4.3 隨機(jī)模型
　　7.4.4 通信開銷為線性函數(shù)的模型
　　7.4.5 一個完全重疊通信的理想模型
　　7.4.6 一個具有多條通信鏈的模型
　7.5 并行計(jì)算機(jī)模型
　　7.5.1 語義屬性
　　7.5.2 抽象機(jī)器模型
　　7.5.3 物理機(jī)器模型
　　習(xí)題7
第8章 并行算法與并行編程基礎(chǔ)
　8.1 并行算法的基礎(chǔ)知識
　　8.1.1 并行算法的定義和分類
　　8.1.2 進(jìn)程中的同構(gòu)性
　　8.1.3 并行算法的表達(dá)
　　8.1.4 并行算法中的同步與通信
　8.2 同步技術(shù)
　　8.2.1 原子性
　　8.2.2 控制同步
　　8.2.3 數(shù)據(jù)同步
　　8.2.4 高級同步結(jié)構(gòu)
　　8.2.5 低級同步原語
　8.3 并行性條件
　　8.3.1 程序的并行性分析
　　8.3.2 硬件并行性與軟件并行性
　8.4 并行編程概述
　　8.4.1 并行編程概況
　　8.4.2 并行編程方法
　　8.4.3 并行算法范例
　8.5 并行編程模型
　　8.5.1 隱式并行性
　　8.5.2 顯式并行模型
　　習(xí)題8
第9章 并行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)新發(fā)展概述
　9.1 多線程技術(shù)
　　9.1.1 多線程處理器
　　9.1.2 同時多線程處理器
　　9.1.3 多線程處理器芯片實(shí)例
　9.2 單芯片多處理器技術(shù)
　　9.2.1 單芯片多處理器
　　9.2.2 單芯片多處理器芯片實(shí)例
　9.3 機(jī)群系統(tǒng)
　　9.3.1 機(jī)群體系結(jié)構(gòu)
　　9.3.2 機(jī)群的分類
　　9.3.3 機(jī)群設(shè)計(jì)要考慮的問題
　　9.3.4 對機(jī)群可用性的支持
　9.4 網(wǎng)格計(jì)算
　　9.4.1 網(wǎng)格計(jì)算的定義
　　9.4.2 網(wǎng)格計(jì)算的特點(diǎn)
　　9.4.3 網(wǎng)格計(jì)算的體系結(jié)構(gòu)
　　9.4.4 Globus Toolkit
　　9.4.5 網(wǎng)格計(jì)算系統(tǒng)的功能
　　9.4.6 網(wǎng)格計(jì)算的關(guān)鍵技術(shù)
　9.5 云計(jì)算
　　9.5.1 云計(jì)算的定義
　　9.5.2 云計(jì)算與網(wǎng)格計(jì)算的比較
　　9.5.3 Google的云計(jì)算平臺
　　習(xí)題9
附錄A 習(xí)題參考答案
參考文獻(xiàn)

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