安騰體系結(jié)構(gòu)：理解64位處理器和EPIC原理

第1章 體系結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)方法
1.1 類(lèi)比：鋼琴的體系結(jié)構(gòu)
1.2 計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的類(lèi)型
1.3 為什么要學(xué)習(xí)匯編語(yǔ)言
1.4 二進(jìn)制倍數(shù)的詞頭
1.5 指令集體系結(jié)構(gòu)
1.6 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的生命周期
1.6.1 32位Intel體系結(jié)構(gòu)及其先前結(jié)構(gòu)
1.6.2 AlphaTM體系結(jié)構(gòu)及其先前結(jié)構(gòu)
1.6.3 安騰體系結(jié)構(gòu)及其先前結(jié)構(gòu)
1.6.4 體系結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)方法的命名
1.7 SQUARES：第一個(gè)編程實(shí)例
1.7.1 C. FORTRAN和COBOL語(yǔ)言描述
1.7.2 安騰體系結(jié)構(gòu)的匯編語(yǔ)言描述
1.8 記數(shù)系統(tǒng)的回顧
1.8.1 位置系數(shù)和權(quán)值
1.8.2 二進(jìn)制和十六進(jìn)制表示
1.8.3 帶符號(hào)整數(shù)
本章總結(jié)
參考文獻(xiàn)
練習(xí)題
第2章 計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)表示
2.1 計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)
2.1.1 中央處理器
2.1.2 存儲(chǔ)器
2.1.3 輸入輸出系統(tǒng)
2.2 指令的執(zhí)行
2.3 指令集體系結(jié)構(gòu)的類(lèi)別
2.4 向64位體系結(jié)構(gòu)過(guò)渡
2.5 安騰體系結(jié)構(gòu)的信息單位和數(shù)據(jù)類(lèi)型
2.5.1 整數(shù)
2.5.2 浮點(diǎn)數(shù)
2.5.3 字母數(shù)字字符
本章總結(jié)
參考文獻(xiàn)
練習(xí)題
第3章 匯編程序和調(diào)試程序
3.1 編程環(huán)境
3.2 程序開(kāi)發(fā)步驟
3.3 比較源文件的不同
3.4 匯編語(yǔ)句的類(lèi)型
3.4.1 語(yǔ)句格式
3.4.2 符號(hào)地址
3.4.3 匯編語(yǔ)言操作符的種類(lèi)
3.5 符號(hào)匯編程序的功能
3.5.1 常量
3.5.2 符號(hào)或標(biāo)識(shí)符
3.5.3 存儲(chǔ)器分配
3.5.4 單元計(jì)數(shù)器
3.5.5 表達(dá)式
3.5.6 控制語(yǔ)句
3.5.7 清單文件的組成部分
3.6 匯編過(guò)程
3.7 連接過(guò)程
3.8 調(diào)試程序
3.8.1 調(diào)試程序的功能
3.8.2 使用gdb Linux和HP-UX 運(yùn)行SQUARES
3.8.3 使用adb HP-UX 運(yùn)行SQUARES
3.8.4 調(diào)試命令舉例
3.9 編寫(xiě)程序的約定
本章總結(jié)
參考文獻(xiàn)
練習(xí)題
第4章 安騰指令格式和尋址方式
4.1 安騰指令格式概述
4.1.1 指令包
4.1.2 指令位字段格式
4.1.3 安騰指令類(lèi)型
4.2 整數(shù)算術(shù)指令
4.2.1 加法和減法
4.2.2 算術(shù)溢出
4.2.3 左移相加指令
4.2.4 算術(shù)操作的特殊情況
4.2.5 16位帶符號(hào)整數(shù)的乘法
4.2.6 全寬度的乘法和除法
4.3 安騰指令的位編碼
4.4 HEXNUM：使用算術(shù)指令
4.5 數(shù)據(jù)存取指令
4.5.1 安騰高速緩存結(jié)構(gòu)
4.5.2 整型存儲(chǔ)指令
4.5.3 整型裝入指令
4.5.4 長(zhǎng)立即數(shù)傳送指令
4.5.5 存取簡(jiǎn)單的記錄結(jié)構(gòu)
4.5.6 存取專(zhuān)用CPU寄存器
4.6 其他ALU指令
4.6.1 符號(hào)擴(kuò)展指令
4.6.2 零擴(kuò)展指令
4.6.3 寬度小于64位的指令
4.7 DOTPROD：使用數(shù)據(jù)存取指令
4.8 安騰尋址方式
4.8.1 立即尋址
4.8.2 寄存器直接尋址
4.8.3 寄存器間接尋址
4.8.4 自動(dòng)增量尋址
4.8.5 安騰尋址方式小結(jié)
4.8.6 前面程序中的尋址細(xì)節(jié)
4.9 其他體系結(jié)構(gòu)中的尋址
4.9.1 基于寄存器間接尋址的方式
4.9.2 基于偏移尋址的方式
4.9.3 體系結(jié)構(gòu)尋址方式的比較
本章總結(jié)
參考文獻(xiàn)
練習(xí)題
第5章 比較. 轉(zhuǎn)移和判斷
5.1 控制流的硬件基礎(chǔ)
5.1.1 條件碼
5.1.2 狀態(tài)管理方法
5.1.3 謂詞寄存器
5.2 整數(shù)比較指令
5.2.1 帶符號(hào)比較和等式
5.2.2 無(wú)符號(hào)比較
5.3 程序轉(zhuǎn)移
5.3.1 普通轉(zhuǎn)移指令
5.3.2 轉(zhuǎn)移的時(shí)間考慮
5.3.3 if…then…else結(jié)構(gòu)
5.3.4 循環(huán)結(jié)構(gòu)
5.3.5 轉(zhuǎn)移的尋址范圍
5.3.6 局部性和程序性能
5.4 DOTLOOP：使用計(jì)數(shù)循環(huán)
5.5 暫停. 指令組和性能
5.5.1 DOTLOOP中的暫停和分組
5.5.2 數(shù)據(jù)相關(guān)性的簡(jiǎn)化規(guī)則
5.5.3 安騰匯編程序處理暫停的方法
5.5.4 循環(huán)的局部標(biāo)號(hào)
5.5.5 循環(huán). 轉(zhuǎn)移和整體性能
5.6 DOTCLOOP：使用循環(huán)計(jì)數(shù)寄存器
5.7 其他結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)成分
5.7.1 無(wú)條件比較指令
5.7.2 嵌套的if…then…else結(jié)構(gòu)
5.7.3 多路轉(zhuǎn)移
5.7.4 簡(jiǎn)單的分情況結(jié)構(gòu)
5.8 MAXIMUM：使用條件指令
本章總結(jié)
參考文獻(xiàn)
練習(xí)題
第6章 邏輯操作. 移位操作和字節(jié)操作
6.1 邏輯函數(shù)
6.1.1 兩個(gè)變量的布爾函數(shù)
6.1.2 邏輯指令
6.1.3 邏輯函數(shù)的應(yīng)用
6.1.4 一位測(cè)試指令
6.1.5 并行 邏輯 條件
6.1.6 加法的邏輯基礎(chǔ)
6.2 HEXNUM2：使用邏輯掩碼
6.3 位操作和字段操作
6.3.1 移位指令
6.3.2 移位操作的應(yīng)用
6.3.3 右移對(duì)指令
6.3.4 提取指令和存放指令
6.4 SCANTEXT：處理字節(jié)
6.5 整數(shù)乘法和除法
6.5.1 乘法的Booth算法
6.5.2 無(wú)符號(hào)乘法
6.5.3 使用已知倒數(shù)的除法
6.6 DECNUM：將整數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制格式
6.7 使用C語(yǔ)言進(jìn)行ASCII輸入和輸出
6.7.1 GETPUT：封裝C函數(shù)
6.7.2 IO_C：一個(gè)簡(jiǎn)單的測(cè)試程序
6.7.3 其他概念
6.8 BACKWARD：使用字節(jié)操作
本章總結(jié)
參考文獻(xiàn)
練習(xí)題
第7章 子例程. 過(guò)程和函數(shù)
7.1 存儲(chǔ)器棧
7.1.1 CISC體系結(jié)構(gòu)的棧尋址
7.1.2 裝入/存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)的棧尋址
7.1.3 安騰體系結(jié)構(gòu)的棧尋址
7.1.4 用戶(hù)定義的棧
7.2 DECNUM2：使用棧操作
7.3 寄存器棧
7.3.1 SPARC寄存器窗
7.3.2 安騰寄存器棧
7.3.3 alloc指令
7.3.4 寄存器棧引擎 RSE
7.3.5 存儲(chǔ)體寄存器
7.4 程序分段
7.4.1 源級(jí)模塊性
7.4.2 傳統(tǒng)子例程
7.4.3 協(xié)同例程
7.4.4 過(guò)程和函數(shù)
7.4.5 共享庫(kù)函數(shù)
7.5 調(diào)用約定
7.5.1 寄存器競(jìng)爭(zhēng)和使用約定
7.5.2 調(diào)用和返回轉(zhuǎn)移指令
7.5.3 變?cè)獋魉停何恢?br />7.5.4 變?cè)獋魉停悍椒?br />7.5.5 開(kāi)始部分和結(jié)束部分
7.5.6 regstk命令
7.6 DECNUM3和BOOTH：建立一個(gè)函數(shù)
7.6.1 定義接口
7.6.2 BOOTH：可調(diào)用的函數(shù)
7.6.3 DECNUM3：測(cè)試程序
7.6.4 位置獨(dú)立的代碼
7.7 整數(shù)商和余數(shù)
7.7.1 高級(jí)語(yǔ)言使用的例程
7.7.2 Intel公司的開(kāi)放源例程
7.8 RANDOM：一個(gè)可調(diào)用的函數(shù)
7.8.1 選擇一個(gè)算法
7.8.2 RANDOM：函數(shù)的開(kāi)發(fā)
7.8.3 高級(jí)語(yǔ)言調(diào)用程序
本章總結(jié)
參考文獻(xiàn)
練習(xí)題
第8章 浮點(diǎn)操作
8.1 整數(shù)指令和浮點(diǎn)指令之間的并行性
8.2 浮點(diǎn)值的表示
8.2.1 IEEE特殊值
8.2.2 安騰浮點(diǎn)寄存器中的值
8.3 復(fù)制浮點(diǎn)數(shù)據(jù)
8.3.1 浮點(diǎn)存儲(chǔ)指令
8.3.2 浮點(diǎn)裝入指令
8.3.3 浮點(diǎn)裝入對(duì)指令
8.3.4 用于寄存器一寄存器復(fù)制的浮點(diǎn)偽指令
8.3.5 浮點(diǎn)合并指令
8.4 浮點(diǎn)算術(shù)指令
8.4.1 加法. 減法和乘法
8.4.2 熔絲型乘一加和乘一減指令
8.4.3 規(guī)范化為另一個(gè)特例
8.4.4 最大值和最小值操作
8.4.5 舍入. 異常和浮點(diǎn)控制
8.5 HORNER：計(jì)算一個(gè)多項(xiàng)式
8.6 基于浮點(diǎn)值的判斷
8.6.1 浮點(diǎn)比較指令
8.6.2 浮點(diǎn)類(lèi)指令
8.7 浮點(diǎn)執(zhí)行部件中的整數(shù)操作
8.7.1 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換指令
8.7.2 整數(shù)乘法指令
8.7.3 乘法策略
8.7.4 浮點(diǎn)邏輯指令
8.8 倒數(shù)和平方根的近似
8.8.1 浮點(diǎn)倒數(shù)的近似
8.8.2 倒數(shù)平方根的近似
8.8.3 浮點(diǎn)除法
8.8.4 Intel公司的開(kāi)放源例程
8.9 APPROXPI：使用浮點(diǎn)指令
本章總結(jié)
參考文獻(xiàn)
練習(xí)題
第9章 文本的輸入和輸出
9.1 文件系統(tǒng)
9.1.1 Unix I/O軟件
9.1.2 Linux I/O軟件
9.2 鍵盤(pán)和顯示器I/O
9.2.1 未格式化的I/O行
9.2.2 格式化的I/O
9.3 SCANTERM：使用C的標(biāo)準(zhǔn)I/O
9.4 SORTSTR：排序串
9.5 文本文件I/O
9.5.1 目錄級(jí)的訪問(wèn)
9.5.2 未格式化的I/O行
9.5.3 格式化的I/O
9.6 SCANFILE：文件的輸入輸出
9.7 SORTINT：對(duì)文件中的整數(shù)進(jìn)行排序
9.8 二進(jìn)制文件
本章總結(jié)
參考文獻(xiàn)
練習(xí)題
第10章 性能考慮
10.1 處理器級(jí)的并行性
10.1.1 簡(jiǎn)化的指令流水線
10.1.2 超標(biāo)量流水線
10.1.3 安騰2處理器流水線
10.1.4 流水線冒險(xiǎn)
10.2 指令級(jí)并行性
10.2.1 RISC方法
10.2.2 VLIW思想
10.2.3 EPIC：體系結(jié)構(gòu)發(fā)展的一個(gè)方向
10.3 安騰處理器中的顯式并行性
10.3.1 指令模板
10.3.2 數(shù)據(jù)相關(guān)和猜測(cè)
10.3.3 控制相關(guān)和猜測(cè)
10.3.4 組合的控制和數(shù)據(jù)猜測(cè)
10.4 軟件流水線循環(huán)
10.4.1 傳統(tǒng)的循環(huán)展開(kāi)
10.4.2 軟件流水線
10.4.3 循環(huán)式寄存器
10.4.4 循環(huán)階段
10.4.5 軟件流水線的轉(zhuǎn)移指令
10.5 按模調(diào)度一個(gè)循環(huán)
10.5.1 DOTCTOP：獨(dú)立實(shí)現(xiàn)的調(diào)度
10.5.2 DOTCTOP2：安騰2處理器的調(diào)度
10.5.3 進(jìn)一步的考慮
10.6 程序優(yōu)化因素
10.6.1 指令寬度
10.6.2 尋址方式
10.6.3 指令能力
10.6.4 程序長(zhǎng)度
10.6.5 將數(shù)據(jù)預(yù)取到高速緩存中
10.6.6 直接插入式函數(shù)的使用
10.6.7 指令重新排序
10.6.8 遞歸及相關(guān)因素
10.7 斐波納契數(shù)
10.7.1 FIB1：使用遞歸的函數(shù)
10.7.2 FIB2：無(wú)遞歸的函數(shù)
10.7.3 FIB3：使用寄存器棧的函數(shù)
10.7.4 TESTFIB：顯示遞歸的開(kāi)銷(xiāo)
本章總結(jié)
參考文獻(xiàn)
練習(xí)題
第11章 查看編譯程序的輸出
11.1 類(lèi)RISC系統(tǒng)的編譯程序
11.1.1 開(kāi)放源碼編譯程序的優(yōu)化級(jí)別
11.1.2 Intel編譯程序的優(yōu)化級(jí)別
11.1.3 HP-UX編譯程序的優(yōu)化級(jí)別
11.1.4 附加的優(yōu)化可能性
11.2 編譯一個(gè)簡(jiǎn)單程序
11.2.1 比較gcc和ecc Linux 的輸出
11.2.2 比較gcc和g77 Linux 的輸出
11.2.3 比較cc_bundled和f90 HP-UX 的輸出
11.3 優(yōu)化一個(gè)簡(jiǎn)單程序
11.3.1 比較g77 Linux 的-O1級(jí)別和-O2級(jí)別的輸出
11.3.2 編譯程序信息
11.3.3 f90 HP-UX 的循環(huán)的長(zhǎng)度和優(yōu)化
11.4 直接插入式優(yōu)化
11.5 剖面制導(dǎo)的優(yōu)化或其他優(yōu)化
11.6 調(diào)試經(jīng)過(guò)優(yōu)化的程序
11.7 重訪斐波納契數(shù)的遞歸
本章總結(jié)
參考文獻(xiàn)
練習(xí)題
第12章 并行操作
12.1 計(jì)算系統(tǒng)的分類(lèi)
12.2 整數(shù)并行操作
12.3 整數(shù)乘法的應(yīng)用
12.3.1 源操作數(shù)32*32位得到32位無(wú)符號(hào)乘積
12.3.2 源操作數(shù)32*32位得到64位無(wú)符號(hào)數(shù)
12.4 機(jī)遇和挑戰(zhàn)
12.5 浮點(diǎn)并行操作
12.6 支持并行處理的信號(hào)量
12.6.1 先前的體系結(jié)構(gòu)
12.6.2 安騰體系結(jié)構(gòu)
本章總結(jié)
參考文獻(xiàn)
練習(xí)題
第13章 實(shí)現(xiàn)方法的變異
13.1 為什么改變實(shí)現(xiàn)方法
13.1.1 需求和機(jī)遇
13.1.2 摩爾定律的含義
13.1.3 期望體系結(jié)構(gòu)具有較長(zhǎng)的生命周期
13.2 如何改變實(shí)現(xiàn)方法
13.3 最初的安騰處理器
13.3.1 與安騰2處理器的對(duì)比
13.3.2 高速緩存的層次結(jié)構(gòu)
13.3.3 執(zhí)行部件和發(fā)射端口
13.3.4 流水線
13.3.5 等待因子
13.3.6 轉(zhuǎn)移預(yù)測(cè)
13.3.7 其他區(qū)別和特征
13.4 軟件的主要作用
13.4.1 新的體系結(jié)構(gòu)
13.4.2 新的實(shí)現(xiàn)方法
13.4.3 新的指令或者更多的寄存器
13.5 IA-32指令集模式
13.6 確定擴(kuò)展和實(shí)現(xiàn)方案
本章總結(jié)
參考文獻(xiàn)
練習(xí)題
附錄A 命令行環(huán)境
參考文獻(xiàn)
練習(xí)題
附錄B 推薦的系統(tǒng)資源
B.1 系統(tǒng)硬件
B.1.1 安騰工作站或服務(wù)器
B.1.2 IA-32 Linux系統(tǒng)上的Ski模擬器
B.1.3 Linux虛擬機(jī)上的Ski模擬器
B.1.4 其他模擬器
B.2 系統(tǒng)軟件
B.2.1 Linux
B.2.2 HP-UX
B.2.3 Ski模擬器
B.2.4 64位Windows
B.2.5 FreeBSD
B.2.6 OpenVMS
B.3 桌面客戶(hù)訪問(wèn)軟件
B.3.1 Linux個(gè)人計(jì)算機(jī)
B.3.2 Macintosh個(gè)人計(jì)算機(jī)
B.3.3 Windows個(gè)人計(jì)算機(jī)
參考文獻(xiàn)
附錄C 安騰指令集
表C-1 按功能排列的安騰指令
表C-2 按匯編程序操作碼排列的安騰指令
參考文獻(xiàn)
附錄D 安騰寄存器及其用途
D.1 指令指示字
D.2 通用寄存器和NaT位
D.3 謂詞寄存器
D.4 轉(zhuǎn)移寄存器
D.5 浮點(diǎn)寄存器
D.6 應(yīng)用寄存器
D.7 狀態(tài)管理寄存器
D.8 系統(tǒng)信息寄存器
D.9 系統(tǒng)控制寄存器
參考文獻(xiàn)
附錄E 條件匯編和宏 GCC匯編程序
E.1 顯式停止的干擾
E.2 重復(fù)塊
E.2.1 簡(jiǎn)單重復(fù)塊
E.2.2 使用.irp命令的不定重復(fù)塊
E.2.3 使用.irpc命令的不定重復(fù)塊
E.3 條件匯編
E.4 宏的處理
E.4.1 宏的定義
E.4.2 宏的調(diào)用
E.4.3 定位參數(shù)的處理
E.4.4 默認(rèn)值和關(guān)鍵詞參數(shù)的處理
E.4.5 串參數(shù)的處理
E.5 宏標(biāo)號(hào)的使用
E.6 遞歸宏
E.7 目標(biāo)文件段
E.8 MONEY：用于說(shuō)明段的宏
本章總結(jié)
參考文獻(xiàn)
練習(xí)題
附錄F 直接插入式匯編
F.1 HP-UX的C編譯程序
F.2 用于Linux的GCC編譯程序
F.3 Intel的Linux編譯程序
參考文獻(xiàn)
參考文獻(xiàn)匯總
部分練習(xí)題答案及提示
術(shù)語(yǔ)表