計算機系統(tǒng)結構（第三版）

第1章 計算機系統(tǒng)結構的基本概念
1.1 計算機系統(tǒng)的多級層次結構
1.2 計算機系統(tǒng)結構、組成與實現(xiàn)
1.2.1 結構、組成與實現(xiàn)
1.2.2 計算機系統(tǒng)結構、組成和實現(xiàn)三者的相互影響
1.3 軟硬取舍與計算機系統(tǒng)的設計思路
1.3.1 軟硬取舍的基本原則
1.3.2 計算機系統(tǒng)的設計思路
1.4 軟件、應用、器件對系統(tǒng)結構的影響
1.4.1 系統(tǒng)結構設計中必須解決好軟件的可移植性
1. 統(tǒng)一高級語言
2. 采用系列機思想
3. 模擬與仿真
1.4.2 應用對系統(tǒng)結構的影響
1.4.3 器件發(fā)展對系統(tǒng)結構的影響
1.5 系統(tǒng)結構中的并行性發(fā)展及計算機系統(tǒng)的分類
1.5.1 并行性概念
1. 并行性的含義與并行性級別
2. 并行性開發(fā)的途徑
1.5.2 計算機系統(tǒng)的并行性發(fā)展
1. 1960年以前
2. 1960年至1970年
3. 1970年至1980年
4. 1980年至1990年
5. 1990年以來
1.5.3 并行處理系統(tǒng)的結構與多機系統(tǒng)的耦合度
1. 并行處理計算機的結構
2. 多機系統(tǒng)的耦合度
1.5.4 計算機系統(tǒng)的分類
習題
第2章 數(shù)據(jù)表示與指令系統(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
1. 自定義數(shù)據(jù)表示
2. 向量數(shù)組數(shù)據(jù)表示
3. 堆棧數(shù)據(jù)表示
2.1.3 引入數(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
1. 浮點數(shù)尾數(shù)基值的選擇
2. 浮點數(shù)尾數(shù)的下溢處理方法
2.2 尋址方式
2.2.1 尋址方式分析
2.2.2 邏輯地址與主存物理地址
2.3 指令系統(tǒng)的設計和改進
2.3.1 指令格式的優(yōu)化
1. 操作碼的優(yōu)化表示
2. 指令字格式的優(yōu)化
2.3.2 按增強指令功能的方向發(fā)展與改進指令系統(tǒng)
1. 面向目標程序的優(yōu)化實現(xiàn)來改進
2. 面向高級語言的優(yōu)化實現(xiàn)來改進
3. 面向操作系統(tǒng)的優(yōu)化實現(xiàn)來改進
2.3.3 按簡化指令功能的方向發(fā)展與改進指令系統(tǒng)
1. 精簡指令系統(tǒng)思想的提出
2. RISC結構采用的基本技術
3. RISC技術的發(fā)展
習題
第3章 總線、中斷與輸入輸出系統(tǒng)
3.1 輸入輸出系統(tǒng)概述
3.2 總線設計
3.2.1 總線的類型
3.2.2 總線的控制方式
3.2.3 總線的通信技術
1. 同步通信
2. 異步通信
3.2.4 數(shù)據(jù)寬度與總線線數(shù)
1. 數(shù)據(jù)寬度
2. 總線的線數(shù)
3.3 中斷系統(tǒng)
3.3.1 中斷的分類和分級
3.3.2 中斷系統(tǒng)的軟硬件功能分配
3.4 通道處理機
3.4.1 工作原理
3.4.2 通道流量的分析
3.5 外圍處理機
習題
第4章 存貯體系
4.1 存貯體系的形成與性能
4.1.1 發(fā)展存貯體系的必要性
4.1.2 并行生存系統(tǒng)頻寬的分析
4.1.3 存貯體系的形成與分支
4.1.4 存貯體系的性能參數(shù)
4.2 虛擬存貯器
4.2.1 不同的虛擬存貯管理方式
1. 段式管理
2. 頁式管理
3. 段頁式管理
4.2.2 頁式虛擬存貯器構成
1. 地址的映象和變換
2. 替換算法
3. 虛擬存貯器工作的全過程
4.2.3 頁式虛擬存貯器實現(xiàn)中的問題
1. 頁面失效的處理
2. 提高虛擬存貯器等效訪問速度的措施
3. 影響主存命中率和CPU效率的某些因素
4.3 高速緩沖存貯器（Cache）
4.3.1 基本結構
4.3.2 地址的映象與變換
1. 全相聯(lián)映象和變換
2. 直接映象及其變換
3. 組相聯(lián)映象及其變換
4. 段相聯(lián)映象
4.3.3 替換算法的實現(xiàn)
1. 堆棧法
2. 比較對法
4.3.4 Cache的透明性及性能分析
1. Cache的透明性分析
2. Cache的取算法
3. 任務切換對失效率的影響
4. 影響Cache存貯器性能的因素
4.3.5 “Cache-主存-輔存”存貯層次
4.4 主存保護
習題
第5章 重疊、流水和向量處理機
5.1 重疊解釋方式
5.1.1 基本思想和一次重疊
5.1.2 相關處理
1. 指令相關的處理
2. 主存空間數(shù)相關的處理
3. 通用寄存器組相關的處理
5.2 流水方式
5.2.1 基本概念
1. 流水是重疊的引申
2. 流水線的分類
5.2.2 流水線處理機的主要性能
1. 吞吐率
2. 效率
3. 流水線工作舉例
5.2.3 流水機器的相關處理和控制機構
1. 局部性相關的處理
2. 全局性相關的處理
3. 流水機器的中斷處理
4. 流水線調(diào)度
5.3 向坦的流水處理與向量流水處理機
5.3.1 向量的流水處理
5.3.2 向量流水處理機
1. 向量處理機的指令系統(tǒng)
2. 向量流水處理機的結構
3. 超級向量流水處理機舉例
5.4 指令級高度并行的超級處理機
5.4.1 超標量處理機
5.4.2 超長指令字處理機
5.4.3 超流水線處理機
習題
第6章 并行處理機和相聯(lián)處理機
6.1 并行處理機原理
6.1.1 并行處理機的構形與特點
1. 并行處理機的基本構形
2. 并行處理機的特點
6.1.2 并行處理機的算法
1. ILLIAC IV的處理單元陣列結構
2. 陣列處理機的算法舉例
6.1.3 SIMD計算機的互連網(wǎng)絡
1. 互連網(wǎng)絡的設計目標及互連函數(shù)
2. 基本的單級互連網(wǎng)絡
3. 多級互連網(wǎng)絡
4. 全排列網(wǎng)絡
6.1.4 并行存貯器的無沖突訪問
6.2 并行處理機舉例
6.2.1 ILLIAC IV陣列處理機
6.2.2 BSP科學處理機
6.2.3 MPP位平面陣列處理機
6.2.4 CM連接機
6.3 相聯(lián)處理機
6.3.1 相聯(lián)處理機和相聯(lián)存貯器的組成
1. 相聯(lián)處理機的特點和組成
2. 相聯(lián)存貯器的組成及相聯(lián)處理機的結構類型
6.3.2 相聯(lián)檢索算法
6.3.3 相聯(lián)處理機結構舉例
1. PEPE系統(tǒng)
2. STARAN系統(tǒng)
習題
第7章 多處理機
7.1 多處理機的特點及主要技術問題
7.2 多處理機的硬件結構
7.2.1 緊耦合和松耦合
1. 緊耦合多處理機
2. 松耦合多處理機
7.2.2 機間互連形式
1. 總線形式
2. 環(huán)形互連形式
3. 交叉開關形式
4. 多端口存貯器形式
5. 開關樞紐結構形式
7.2.3 存貯器組織
1. 并行主存貯器的構成
2. 多Cache的一致性問題
7.3 程序并行性
7.3.1 并行算法
1. 算術表達式的并行運算
2. 遞歸程序的并行性
7.3.2 程序并行性的分析
7.3.3 并行程序設計語言
7.4 多處理機的性能
7.4.1 任務粒度與系統(tǒng)性能
7.4.2 性能模型與分析
1. N＝2且計算與通信不能重疊
2. N＞2且計算與通信不能重疊
3. 額外開銷與計算工作可以重疊
4. 機間通信可以多路同時進行
7.5 多處理機的操作系統(tǒng)
7.5.1 多處理機操作系統(tǒng)的難度和特點
1. 多處理機操作系統(tǒng)的難度
2. 多處理機操作系統(tǒng)的特點
7.5.2 多處理機操作系統(tǒng)的類型
1. 主從型
2. 各自獨立型
3. 浮動型
7.5.3 多處理機操作系統(tǒng)的發(fā)展
習題
第8章 具有現(xiàn)代特色的計算機
8.1 脈動陣列機
8.1.1 脈動陣列結構的原理
8.1.2 面向特定算法的脈動陣列結構
8.1.3 通用的脈動陣列結構
8.2 數(shù)據(jù)流機
8.2.1 數(shù)據(jù)驅(qū)動的概念
8.2.2 數(shù)據(jù)流程序圖和語言
1. 數(shù)據(jù)流程序圖
2. 數(shù)據(jù)流語言
8.2.3 數(shù)據(jù)流計算機的結構
1. 靜態(tài)數(shù)據(jù)流機
2. 動態(tài)數(shù)據(jù)流機
8.2.4 數(shù)據(jù)流機器存在的問題
8.3 歸約機
8.3.1 函數(shù)式程序設計語言
8.3.2 面向函數(shù)程序設計的歸約機
1. 歸約機的基本結構特點
2. 串歸約機
3. 圖歸約機
8.4 智能機
8.4.1 智能信息處理與智能機
8.4.2 智能機的結構及所用的機器語言
1. 智能機的結構
2. 邏輯程序設計語言
3. 智能計算機的進展
8.5 大規(guī)模并行處理機MPP與機群系統(tǒng)
習題
參考文獻