计算机系统结构 第2版2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载

计算机系统结构 第2版PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

第1章 计算机系统结构的基本概念1

1.1 引言1

1.2 计算机系统结构的概念2

1.2.1 计算机系统的层次结构2

1.2.2 计算机系统结构的定义3

1.2.3 计算机组成和计算机实现4

1.2.4 计算机系统结构的分类5

1.3 定量分析技术7

1.3.1 计算机系统设计的定量原理7

1.3.2 计算机系统的性能评测11

1.4 计算机系统结构的发展15

1.4.1 冯·诺依曼结构15

1.4.2 软件对系统结构的影响18

1.4.3 器件发展对系统结构的影响19

1.4.4 应用对系统结构的影响20

1.5 计算机系统结构中并行性的发展21

1.5.1 并行性的概念21

1.5.2 提高并行性的技术途径22

1.5.3 单机系统中并行性的发展23

1.5.4 多机系统中并行性的发展23

习题124

第2章 计算机指令集结构26

2.1 指令集结构的分类26

2.2 寻址方式29

2.3 指令集结构的功能设计32

2.3.1 CISC指令集结构的功能设计34

2.3.2 RISC指令集结构的功能设计37

2.3.3 控制指令39

2.4 操作数的类型和大小40

2.5 指令格式的设计42

2.6 MIPS指令集结构43

2.6.1 MIPS的寄存器43

2.6.2 MIPS的数据表示44

2.6.3 MIPS的数据寻址方式44

2.6.4 MIPS的指令格式44

2.6.5 MIPS的操作46

2.6.6 MIPs的控制指令47

2.6.7 MIPs的浮点操作48

习题249

第3章 流水线技术50

3.1 流水线的基本概念50

3.1.1 什么是流水线50

3.1.2 流水线的分类52

3.2 流水线的性能指标56

3.2.1 吞吐率56

3.2.2 加速比59

3.2.3 效率59

3.2.4 流水线性能分析举例60

3.2.5 流水线设计中的若干问题62

3.3 流水线的相关与冲突63

3.3.1 一个经典的5段流水线63

3.3.2 相关与流水线冲突66

3.4 流水线的实现82

3.4.1 MIPS的一种简单实现82

3.4.2 基本的MIPS流水线85

3.5 向量处理机90

3.5.1 向量处理方式91

3.5.2 向量处理机的结构93

3.5.3 提高向量处理机性能的方法95

3.5.4 向量处理机的性能评价99

习题3103

第4章 指令级并行107

4.1 指令级并行的概念107

4.2 指令的动态调度110

4.2.1 动态调度的基本思想110

4.2.2 Tomasulo算法112

4.3 动态分支预测技术124

4.3.1 采用分支历史表BHT125

4.3.2 采用分支目标缓冲器BTB126

4.3.3 基于硬件的前瞻执行128

4.4 多指令流出技术133

4.4.1 基于静态调度的多流出技术134

4.4.2 基于动态调度的多流出技术136

4.4.3 超长指令字技术138

4.4.4 多流出处理器受到的限制140

4.4.5 超流水线处理机141

4.5 循环展开和指令调度144

4.5.1 循环展开和指令调度的基本方法144

4.5.2 静态超标量处理机中的循环展开148

习题4150

第5章 存储系统153

5.1 存储系统的层次结构153

5.1.1 存储系统的层次结构153

5.1.2 存储系统的性能参数155

5.1.3 三级存储系统156

5.1.4 存储层次的4个问题157

5.2 Cache基本知识158

5.2.1 基本结构和原理158

5.2.2 映像规则159

5.2.3 查找方法161

5.2.4 Cache的工作过程163

5.2.5 替换算法165

5.2.6 写策略169

5.2.7 Cache性能分析170

5.2.8 改进Cache性能173

5.3 降低Cache不命中率173

5.3.1 三种类型的不命中173

5.3.2 增加Cache块大小176

5.3.3 增加Cache的容量177

5.3.4 提高相联度177

5.3.5 伪相联Cache178

5.3.6 硬件预取179

5.3.7 编译器控制的预取179

5.3.8 编译优化180

5.3.9 “牺牲”Cache183

5.4 减少Cache不命中开销183

5.4.1 采用两级Cache184

5.4.2 让读不命中优先于写187

5.4.3 写缓冲合并187

5.4.4 请求字处理技术188

5.4.5 非阻塞Cache技术189

5.5 减少命中时间189

5.5.1 容量小、结构简单的Cache190

5.5.2 虚拟Cache190

5.5.3 Cache访问流水化193

5.5.4 踪迹Cache193

5.5.5 Cache优化技术总结193

5.6 并行主存系统195

5.6.1 单体多字存储器196

5.6.2 多体交叉存储器196

5.6.3 避免存储体冲突201

5.7 虚拟存储器203

5.7.1 基本概念203

5.7.2 快速地址转换技术204

5.7.3 页式虚拟存储器实例：64位Opteron的存储管理205

5.8 实例：AMD Opteron的存储器层次结构207

习题5212

第6章 输入／输出系统216

6.1 输入／输出系统的性能216

6.2 输入／输出系统的可靠性、可用性和可信性217

6.3 廉价磁盘冗余阵列RAID218

6.3.1 RAID 0221

6.3.2 RAID 1221

6.3.3 RAID 2222

6.3.4 RAID 3223

6.3.5 RAID 4223

6.3.6 RAID 5225

6.3.7 RAID 6225

6.3.8 RAID 10与RAID 01226

6.3.9 RAID的实现与发展227

6.4 总线227

6.4.1 总线的设计227

6.4.2 总线标准和实例229

6.4.3 与CPU的连接231

6.5 通道处理机232

6.5.1 通道的作用和功能232

6.5.2 通道的工作过程233

6.5.3 通道的种类235

6.5.4 通道流量分析237

6.6 I/O与操作系统239

6.6.1 DMA和虚拟存储器240

6.6.2 I/O和Cache数据一致性241

习题6242

第7章 互连网络245

7.1 互连函数245

7.1.1 互连函数的表示方法245

7.1.2 几种基本的互连函数246

7.2 互连网络的结构参数与性能指标252

7.2.1 互连网络的结构参数252

7.2.2 互连网络的性能指标252

7.3 静态互连网络253

7.4 动态互连网络260

7.4.1 总线网络260

7.4.2 交叉开关网络261

7.4.3 多级互连网络262

7.4.4 动态互连网络的比较267

7.5 消息传递机制268

7.5.1 消息寻径方案268

7.5.2 死锁与虚拟通道272

7.5.3 流控制策略273

7.5.4 选播和广播寻径算法276

习题7278

第8章 多处理机280

8.1 引言280

8.1.1 并行计算机系统结构的分类281

8.1.2 存储器系统结构和通信机制282

8.1.3 并行处理面临的挑战284

8.2 对称式共享存储器系统结构287

8.2.1 多处理机Cache一致性287

8.2.2 实现一致性的基本方案289

8.2.3 监听协议的实现291

8.3 分布式共享存储器系统结构296

8.3.1 目录协议的基本思想296

8.3.2 目录协议实例300

8.3.3 目录的3种结构303

8.4 同步305

8.4.1 基本硬件原语305

8.4.2 用一致性实现锁307

8.4.3 同步性能问题309

8.5 同时多线程312

8.5.1 将线程级并行转换为ILP313

8.5.2 同时多线程处理器的设计315

8.5.3 同时多线程的性能316

8.6 大规模并行处理机317

8.6.1 并行计算机系统结构317

8.6.2 大规模并行处理机319

8.7 多处理机实例1：T1323

8.8 多处理机实例2：Origin 2000327

习题8334

第9章 机群系统336

9.1 机群的基本结构337

9.1.1 机群的硬件337

9.1.2 机群的软件338

9.2 机群的特点340

9.3 机群的分类341

9.4 典型机群系统简介342

9.4.1 Berkeley NOW342

9.4.2 Beowulf343

9.4.3 LAMP343

9.4.4 IBM SP2344

习题9346

第10章 多核系统结构与编程347

10.1 多核系统结构的需求347

10.1.1 功耗与散热问题348

10.1.2 并行度问题348

10.1.3 应用软件的问题349

10.2 多核系统结构350

10.2.1 多核的组织架构350

10.2.2 多核系统结构实例352

10.3 基于多核的并行程序设计356

10.3.1 并行编程模型356

10.3.2 并行语言357

10.3.3 并行算法358

10.4 多核编程实例359

习题10361

参考文献362