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第1章 计算机系统结构概论1

1.1 计算机系统的多级层次结构1

1.2 计算机系统结构、组成与实现2

1.2.1 计算机系统结构、组成、实现的定义和内涵2

1.2.2 计算机系统结构、组成和实现的相互关系6

1.3 计算机系统的软硬取舍、性能评测及定量设计原理7

1.3.1 软、硬件取舍的基本原则8

1.3.2 计算机系统的性能评测与定量设计原理9

1.4 软件、应用、器件对系统结构的影响14

1.4.1 软件对系统结构的影响14

1.4.2 应用的发展对系统结构的影响19

1.4.3 器件的发展对系统结构的影响21

1.5 系统结构中的并行性发展和计算机系统的分类22

1.5.1 并行性概念22

1.5.2 计算机系统的分类26

习题128

第2章 数据表示、寻址方式与指令系统31

2.1 数据表示31

2.1.1 数据表示与数据结构31

2.1.2 高级数据表示32

2.1.3 引入数据表示的原则38

2.1.4 浮点数尾数基值大小和下溢处理方法的选择39

2.2 寻址方式46

2.2.1 寻址方式的三种面向46

2.2.2 寻址方式在指令中的指明46

2.2.3 程序在主存中的定位技术47

2.2.4 物理主存中信息的存储分布49

2.3 指令系统的设计和优化50

2.3.1 指令系统设计的基本原则50

2.3.2 指令操作码的优化51

2.3.3 指令字格式的优化54

2.4 指令系统的发展和改进57

2.4.1 CISC和RISC57

2.4.2 按CISC方向发展和改进指令系统57

2.4.3 按RISC方向发展和改进指令系统62

习题270

第3章 存储、中断、总线与I/O系统73

3.1 存储系统的基本要求和并行主存系统73

3.1.1 存储系统的基本要求73

3.1.2 并行主存系统74

3.2 中断系统77

3.2.1 中断的分类和分级78

3.2.2 中断的响应次序与处理次序80

3.2.3 中断系统的软、硬件功能分配83

3.3 总线系统84

3.3.1 总线的分类84

3.3.2 总线的控制方式85

3.3.3 总线的通信技术87

3.3.4 数据宽度与总线线数88

3.4 输入／输出系统90

3.4.1 输入／输出系统概述90

3.4.2 通道处理机的工作原理和流量设计91

3.4.3 外围处理机97

习题398

第4章 存储体系101

4.1 存储体系的概念101

4.1.1 存储体系及其分支101

4.1.2 存储体系的构成依据102

4.1.3 存储体系的性能参数103

4.2 虚拟存储器104

4.2.1 虚拟存储器的管理方式104

4.2.2 页式虚拟存储器的构成109

4.2.3 页式虚拟存储器实现中的问题118

4.3 高速缓冲存储器124

4.3.1 工作原理和基本结构124

4.3.2 地址的映像与变换126

4.3.3 Cache存储器的LRU替换算法的硬件实现132

4.3.4 Cache存储器的透明性及性能分析135

4.4 Cache—主存—辅存三级层次139

4.5 主存保护140

习题4142

第5章 流水和指令级高度并行的超级机147

5.1 重叠方式147

5.1.1 重叠原理与一次重叠147

5.1.2 相关处理150

5.2 流水方式155

5.2.1 基本概念155

5.2.2 标量流水线的主要性能160

5.2.3 标量流水机的相关处理和控制机构164

5.3 向量的流水处理与向量流水处理机176

5.3.1 向量的处理和向量的流水处理177

5.3.2 向量流水处理机的结构178

5.3.3 提高向量流水处理性能的技术180

5.4 指令级高度并行的超级处理机185

5.4.1 超标量处理机185

5.4.2 超长指令字处理机186

5.4.3 超流水线处理机188

5.4.4 超标量超流水线处理机188

习题5189

第6章 阵列处理机193

6.1 阵列处理机的原理193

6.1.1 阵列处理机的构形和特点193

6.1.2 ILLIACⅣ的处理单元阵列结构195

6.1.3 ILLIACⅣ的并行算法举例196

6.2 SIMD计算机的互连网络200

6.2.1 互连网络的设计目标与互连函数200

6.2.2 互连网络应抉择的几个问题201

6.2.3 基本的单级互连网络202

6.2.4 基本的多级互连网络205

6.2.5 全排列网络213

6.3 共享主存构形阵列处理机中并行存储器的无冲突访问214

6.4 脉动阵列处理机216

6.4.1 脉动阵列结构的原理217

6.4.2 通用脉动阵列结构219

习题6220

第7章 多处理机223

7.1 多处理机的概念、问题和硬件结构223

7.1.1 多处理机的基本概念和要解决的技术问题223

7.1.2 多处理机的硬件结构224

7.2 紧耦合多处理机多Cache的一致性问题236

7.2.1 多Cache的一致性问题的产生236

7.2.2 多Cache的一致性问题的解决办法236

7.3 多处理机的并行性和性能238

7.3.1 并行算法238

7.3.2 程序并行性分析240

7.3.3 并行语言与并行编译242

7.3.4 多处理机的性能247

7.4 多处理机的操作系统248

7.4.1 主从型操作系统248

7.4.2 各自独立型操作系统249

7.4.3 浮动型操作系统249

7.5 多处理机的发展249

7.5.1 分布式共享存储器多处理机250

7.5.2 对称多处理机250

7.5.3 多向量多处理机250

7.5.4 并行向量处理机251

7.5.5 大规模并行处理机251

7.5.6 机群系统252

习题7254

第8章 数据流机和归约机256

8.1 数据流计算机256

8.1.1 数据驱动的概念256

8.1.2 数据流程序图和语言258

8.1.3 数据流计算机的结构263

8.1.4 数据流机器存在的问题264

8.2 归约机264

习题8266

附录 习题参考答案268

参考文献316