計算機系統(tǒng)結構

第1章　計算機系統(tǒng)結構的基本概念　1
1.1　計算機系統(tǒng)結構定義　2
1.1.1　計算機系統(tǒng)多級層次結構　2
1.1.2　計算機系統(tǒng)結構定義　3
1.1.3　計算機系統(tǒng)結構﹑組成與實現(xiàn)三者間的關系　5
1.1.4　計算機系統(tǒng)結構的分類　6
1.2　計算機系統(tǒng)設計準則　9
1.2.1　計算機系統(tǒng)設計的定量原理　9
1.2.2　計算機系統(tǒng)設計者的主要任務　13
1.2.3　計算機系統(tǒng)設計的主要方法　15
1.3　影響計算機系統(tǒng)結構發(fā)展的因素　16
1.3.1　計算機系統(tǒng)結構的演變　16
1.3.2　軟件對系統(tǒng)結構的影響　18
1.3.3　應用對系統(tǒng)結構的影響　21
1.3.4　器件對系統(tǒng)結構的影響　22
1.3.5　算法和系統(tǒng)結構　23
習題　25
第2章　指令系統(tǒng)　28
2.1　數(shù)據(jù)表示　28
2.1.1　數(shù)據(jù)表示與數(shù)據(jù)結構　28
2.1.2　二進制的浮點數(shù)據(jù)表示　28
2.1.3　自定義數(shù)據(jù)表示　38
2.1.4　向量數(shù)據(jù)表示　41
2.2　尋址方式　43
2.2.1　按地址尋址方式　43
2.2.2　按內容尋址方式　47
2.3　指令格式的優(yōu)化設計　48
2.3.1　操作碼的優(yōu)化表示　48
2.3.2　地址碼的優(yōu)化表示　52
2.4　指令集結構的功能設計　53
2.4.1　CISC計算機指令集結構的功能設計　53
2.4.2　RISC計算機指令集結構的功能設計　55
習題　56
第3章　輸入/輸出系統(tǒng)　59
3.1　輸入/輸出系統(tǒng)概述　59
3.1.1　輸入/輸出系統(tǒng)概念　59
3.1.2　輸入/輸出系統(tǒng)的組織　59
3.1.3　輸入/輸出方式　61
3.2　總線　62
3.2.1　總線概念　62
3.2.2　總線體系結構　63
3.2.3　總線的仲裁、定時和數(shù)據(jù)傳送模式　64
3.2.4　信息的傳送方式　67
3.2.5　總線的特性、總線線數(shù)和數(shù)據(jù)寬度　68
3.2.6　總線的標準化　68
3.3　中斷系統(tǒng)　69
3.3.1　中斷的基本概念　69
3.3.2　中斷源的分類組織　70
3.3.3　中斷系統(tǒng)的軟硬件功能分配　71
3.3.4　中斷響應與中斷處理　72
3.4　通道處理機　76
3.4.1　通道概念　76
3.4.2　通道工作過程　77
3.4.3　通道種類　79
3.4.4　通道流量分析　81
3.4.5　通道結構的發(fā)展　84
3.5　外圍處理機　85
3.5.1　外圍處理機的作用　85
3.5.2　外圍處理機的結構特點　85
習題　87
第4章　存儲系統(tǒng)　89
4.1　存儲系統(tǒng)基本原理　89
4.1.1　訪存局部性原理與存儲器的層次結構　89
4.1.2　存儲系統(tǒng)基本原理　91
4.2　高速緩沖存儲器(Cache)　95
4.2.1　Cache基本工作原理和結構　96
4.2.2　地址映像與變換方法　97
4.2.3　Cache替換算法　104
4.2.4　Cache的性能分析　107
4.3　主存頻帶拓寬方法　112
4.3.1　并行訪問存儲器　113
4.3.2　交叉訪問存儲器　113
4.4　虛擬存儲器　116
4.4.1　不同的虛擬存儲管理方式　117
4.4.2　虛擬存儲器的工作原理　123
4.4.3　頁面替換算法實現(xiàn)　135
4.4.4　提高主存命中率的方法　142
4.5　三級存儲系統(tǒng)　145
4.5.1　虛擬地址Cache　146
4.5.2　全Cache技術　147
4.6　存儲系統(tǒng)保護　147
習題　152
第5章　重疊、流水和向量處理機　158
5.1　先行控制方式　158
5.1.1　重疊控制的基本思想　158
5.1.2　數(shù)據(jù)相關處理　160
5.2　標量流水方式　166
5.2.1　流水工作原理及分類　166
5.2.2　流水線主要性能及分析　168
5.2.3　流水機器的相關處理和控制　176
5.2.4　流水機器的調度　182
5.3　向量的流水處理與向量流水處理機　189
5.3.1　向量的流水處理　189
5.3.2　向量流水處理機　191
5.4　指令級高度并行的超級處理機　198
5.4.1　超標量處理機　198
5.4.2　超長指令字處理機　200
5.4.3　超流水線處理機　201
習題　202
第6章　互連網(wǎng)絡與并行處理機　206
6.1　互連網(wǎng)絡　206
6.1.1　互連函數(shù)　206
6.1.2　互連網(wǎng)絡分類　210
6.1.3　靜態(tài)互連網(wǎng)絡　211
6.1.4　動態(tài)互連網(wǎng)絡分類　216
6.1.5　單級網(wǎng)絡　216
6.1.6　多級網(wǎng)絡　220
6.2　并行處理機　228
6.2.1　并行處理機模型　228
6.2.2　并行處理機基本結構　228
6.2.3　并行處理機的特點　230
6.3　并行處理機實例　231
6.3.1　ILLIAC Ⅵ陣列處理機　231
6.3.2　BSP 陣列處理機　233
6.4　并行處理機算法　234
習題　239
第7章　多處理機　241
7.1　多處理機結構模型　241
7.1.1　系統(tǒng)結構模型及多處理機系統(tǒng)　2427.1.2　互連結構　243
7.1.3　存儲器組成　246
7.1.4　多處理機系統(tǒng)性能分析　253
7.2　多處理機操作系統(tǒng)介紹　256
7.2.1　多處理機操作系統(tǒng)的分類　256
7.2.2　多處理機操作系統(tǒng)的主要特點　257
7.3　程序的并行性　258
7.3.1　并行算法　258
7.3.2　數(shù)據(jù)相關分析　262
7.3.3　并行程序設計語言　264
7.4　多處理機系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷　267
習題　268
第8章　現(xiàn)代計算機介紹　272
8.1　數(shù)據(jù)流計算機　272
8.1.1　數(shù)據(jù)驅動概念　272
8.1.2　數(shù)據(jù)流計算機結構　274
8.1.3　數(shù)據(jù)流程序圖與數(shù)據(jù)流語言　276
8.1.4　數(shù)據(jù)流計算機的發(fā)展歷程　279
8.2　脈動陣列處理機　280
8.2.1　脈動陣列結構　280
8.2.2　陣列處理機運算過程　281
8.3　集群介紹　284
8.3.1　理想的集群系統(tǒng)結構　284
8.3.2　單一系統(tǒng)映像　285
8.3.3　集群的分類　285
8.3.4　并行編程環(huán)境　287
8.3.5　集群的特點　289
習題　290