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第1章 绪论1

1.1 VLSI技术的发展对处理器体系结构的影响1

1.2应用对体系结构提出的新要求2

1.3高性能体系结构面临新的挑战3

专用处理器5

通用微处理器5

DSP与可编程的媒体处理器6

1.4新兴的流处理器6

Imagine和Merrimac7

CELL处理器8

基于片上存储的VIRAM体系结构9

片内多处理机体系结构的代表：RAW和TRIPS10

流计算模型SCORE12

新型流体系结构小结12

第2章 流处理17

2.1流处理思想17

2.2硬件结构模型19

解耦合计算和访存19

多级存储层次20

2.3流处理实例及与向量处理的比较25

24小结29

第3章 流处理器微体系结构31

3.1流体系结构设计思想31

控制子系统32

存储子系统33

计算子系统34

对外接口34

3.2流处理器的指令集设计技术35

流级指令35

kernel级指令39

3.3流处理器的流水线设计技术44

核心指令执行流水线的组织结构45

流数据访问流水线的组织结构46

流水线的数据通路及其相关处理46

3.4流处理器计算子系统的设计49

簇内寄存器文件系统52

簇内交叉互连开关56

运算单元ALU和DSQ56

计算簇内便笺存储器设计59

计算簇间的通信单元设计60

流1O单元设计62

3.5流处理器控制子系统的设计63

核心指令控制逻辑63

流指令控制逻辑70

标量处理器核的控制逻辑75

3.6流处理器存储子系统的设计76

流寄存器文件76

Cache81

DRAM存储器81

3.7流处理器核对外接口的设计86

与标量处理器核的接口86

多片流处理器核互连接口87

片上总线接口92

3.8提高性能的优化设计讨论92

条件流92

片上索引流99

软件流水101

3.9流处理器实例103

用于数字媒体处理的流处理器Storm103

用于科学计算的流处理器FT64104

3.10小结105

第4章 流处理器协同机制107

4.1概述107

4.2软件协同控制机制108

软件协同的工作原理109

协处理中间件111

4.3硬件协同控制机制119

异构核协同单元120

协处理中间件121

异构核协同任务的实现121

4.4异构核间的数据传输123

分离片外存储空间123

共享片外存储空间127

4.5小结129

第5章 流编程模型与编译器131

5.1流编程模型131

流级程序132

核心程序134

StreamC／KernelC语言135

层次化的流编译器结构141

5.2核心级编译器设计143

核心级编译器流程143

VLIW调度145

通信调度148

寄存器分配151

5.3流级编译器设计158

流级编译概述158

流级编译的流程159

流调度161

5.4其他流编程语言与编译环境164

5.5小结167

第6章 流应用与编程169

6.1流应用概述169

6.2流应用的映射170

程序特征分析170

划分数据流图172

计算核心的编写173

流组织及其常用方法175

6.3媒体应用实例：高清H.264编码178

H.264简介178

流化平台介绍180

H.264的流化实现183

H.264的流化结果分析199

6.4科学计算实例：梅森素数求解法201

梅森素数及其求解方法LUCAS201

LUCAS-Lehmer法的流式实现202

LUCAS流式算法在FT64上的性能分析和评测214

6.5小结215

第7章 多核流处理器设计217

7.1流体系结构多维可扩展性217

簇内扩展219

簇间扩展220

多核扩展221

7.2多核流体系结构224

多核流体系结构的顶层硬件结构224

流传输协议228

流互连网络模块236

7.3 TiSA多核流程序的设计与编译239

面向多核的流程序设计240

多核流程序的静态编译243

7.4流体系结构的多维扩展代价与性能249

VLSI开销249

性能效率257

7.5小结260

第8章 未来流处理器研究261

8.1非规则流研究261

8.2编程模式研究263

8.3基于流模型的多核调度264

8.4通用领域的发展265

8.5其他的研究点266

8.6小结266

参考文献267

缩略语表273