计算机体系结构

第1章 引言

1.1 什么是cpu

1.2 一以贯之

1.3 本书的内容

1.4 本书的习题与参考文献说明

第2章 计算机系统结构基础

2.1 什么是计算机

2.2 计算机的基本组成

2.3 计算机系统结构的发展

2.4 摩尔定律和工艺的发展

2.5 计算机应用的发展趋势

2.6 计算机系统结构发展趋势

2.7 多核结构的发展及其面临的问题

2.8 衡量计算机的指标

2.9 性能评价

2.10 成本评价

2.11 功耗评价

2.12 本章小结

作业

第3章 二进制与逻辑电路

3.1 计算机中数的表示

3.2 mos管工作原理

3.3 mos基本工艺

3.4 逻辑电路

3.5 cmos电路的延迟

3.6 verilog语言

3.7 本章小结

作业52目录计算机体系结构第4章 指令系统结构

4.1 指令系统结构的设计原则

4.2 影响指令系统结构设计的因素

4.3 指令系统的分类

4.4 指令系统的组成部分

4.5 risc指令系统结构

4.6 risc的发展历史

4.7 不同risc指令系统结构的比较

4.8 本章小结

作业

第5章 静态流水线

5.1 数据通路设计

5.2 控制逻辑设计

5.3 时序

5.4 流水线技术

5.5 指令相关和流水线冲突

5.6 流水线的前递（forwarding）技术

5.7 流水线和例外

5.8 多功能部件与多拍操作

5.9 本章小结

作业

第6章 动态流水线

6.1 影响流水线效率的因素

6.2 指令调度技术

6.3 动态调度原理

6.4 tomasulo算法

6.5 例外与动态流水线

6.6 本章小结

作业

第7章 多发射数据通路

7.1 指令级并行技术

7.2 保留站的组织

7.3 保留站和寄存器的关系

7.4 重命名寄存器的组织

7.5 乱序执行的流水线通路

7.6 多发射结构

7.7 龙芯2号多发射结构简介

7.8 本章小结

作业

第8章 转移预测

8.1 转移指令

8.2 程序的转移行为

8.3 软件方法解决控制相关

8.4 硬件转移预测技术

8.5 一些典型商用处理器的分支预测机制

8.6 本章小结

作业

第9章 功能部件

9.1 定点补码加法器

9.2 龙芯1号的alu设计

9.3 定点补码乘法器

9.4 本章小结

作业

第10章 高速缓存

10.1 存储层次

10.2 cache结构

10.3 cache性能和优化

10.4 常见处理器的存储层次

10.5 本章小结

作业

第11章 存储管理

11.1 虚拟存储的基本原理

11.2 mips处理器对虚存系统的支持

11.3 linux操作系统的存储管理

11.4 tlb的性能分析和优化

11.5 本章小结

作业

第12章 多处理器系统

12.1 共享存储与消息传递系统

12.2 常见的共享存储系统

12.3 共享存储系统的指令相关

12.4 共享存储系统的访存事件次序

12.5 存储一致性模型

12.6 cache一致性协议

12.7 本章小结

作业

第13章 实践是最好的课堂

13.1 龙芯处理器简介

13.2 硅是检验结构设计的唯一标准

13.3 设计要统筹兼顾

13.4 设计要重点突出

13.5 皮体系结构设计

13.6 本章小结

参考文献

后记

这是一本强调从实践中学理念的计算机体系结构的教材。作者结合自身从事国产龙芯高性能通用处理器研制的实践，以准确精练、生动活泼的语言，将计算机体系结构的知识深入浅出地传授给读者。 　　《计算机体系结构》共13章，第1～4章从计算机体系结构的研究内容和发展趋势、二进制和逻辑电路、指令系统结构等方面介绍计算机体系结构的基础内容。第5～7章从静态流水线、动态流水线、多发射数据通路等方面介绍指令流水线结构。第8～11章从转移预测、功能部件、高速缓存、存储管理等方面介绍处理器的模块级结构。第12章介绍多处理器结构。第13章主要介绍作者在龙芯处理器设计过程中的经验教训。 　　《计算机体系结构》适合计算机专业的高年级本科生、研究生，以及相关工程技术人员。

本书是国内从事微处理器设计的一线科研人员撰写的教材，充分结合了作者从事龙芯处理器研制的科研结晶和体会。从微处理器设计角度，强调体系结构设计者具备知识的系统性（了解操作系统、编译器，体系结构.电路设计、集成电路工艺等方面知识）、结构设计的实践性（在硅上做设计）。在内容选择上强调基础性，在快速变化的体系结构学科中选择不变的原理性知识进行讲述，重点介绍具体结构背后的原理和思路。强调从实践中学，安排了一些需要动手实践并参考相关文献才能完成的习题。在写作风格上采用“授课型”语言，通俗易懂。深入浅出，可读性好。适合计算机专业的高年级本科生、研究生以及相关工程技术人员学习。