计算机体系结构

第1章 量化设计与分析基础

1.1 引言

1.2 计算机的分类

1.2.1 个人移动设备

1.2.2 桌面计算

1.2.3 服务器

1.2.4 集群/仓库级计算机

1.2.5 嵌入式计算机

1.2.6 并行度与并行体系结构的分类

1.3 计算机体系结构的定义

1.3.1 指令集体系结构：计算机体系结构的近距离审视

1.3.2 真正的计算机体系结构：设计满足目标和功能需求的组成和硬件

1.4 技术趋势

1.4.1 性能趋势：带宽胜过延迟

1.4.2 晶体管性能与连线的发展

1.5 集成电路中的功率和能耗趋势

1.5.1 功率和能耗：系统观点

1.5.2 微处理器内部的能耗和功率

1.6 成本趋势

1.6.1 时间、产量和大众化的影响

1.6.2 集成电路的成本

1.6.3 成本与价格

1.6.4 制造成本与运行成本

1.7 可信任度

1.8 性能的测量、报告和汇总

1.8.1 基准测试

1.8.2 报告性能测试结果

1.8.3 性能结果汇总

1.9 计算机设计的量化原理

1.9.1 充分利用并行

1.9.2 局域性原理

1.9.3 重点关注常见情形

1.9.4 Amdahl定律

1.9.5 处理器性能公式

1.10 融会贯通：性能、价格和功耗

1.11 谬论与易犯错误

1.12 结语

1.13 历史回顾与参考文献

第2章 存储器层次结构设计

第3章 指令级并行及其开发

第4章 向量、SIMD和GPU体系结构中的数据级并行

第5章 线程级并行

第6章 以仓库级计算机开发请求级、数据级并行

附录A 指令集基本原理

附录B 存储器层次结构回顾

附录C 流水线：基础与中级概念

参考文献

索引

John L. Hennessy 等专著的《计算机体系结构：量化研究方法(第5版)》是最权威的计算机体系结构著作。书中系统地介绍了计算机系统的设计基础、指令集系统结构、流水线和指令集并行技术、层次化存储系统与存储设备、互连网络以及多处理器系统等重要内容。《计算机体系结构：量化研究方法(第5版)》是最权威的计算机体系结构著作，是久负盛名的经典作品。书中系统地介绍了计算机系统的设计基础、指令集系统结构、流水线和指令集并行技术、层次化存储系统与存储设备、互连网络以及多处理器系统等重要内容。在这个最新版中，作者增加了当前炙手可热的云计算和手机客户端技术等相关内容，探讨了在手机、平板电脑、笔记本电脑和其他移动计算设备上云计算的软硬件实现方式。 John L. Hennessy 等专著的《计算机体系结构：量化研究方法(第5版)》可作为高等院校计算机专业本科生或研究生教材，也可作为从事计算机体系结构或计算机系统设计的工程技术人员的参考书。【作者简介】John L. Hennessy 是斯坦福大学的第10任校长，从1977年开始在该校电子工程与计算机系任教。Hennessy是IEEE和ACM会士，美国国家工程院、国家科学院和美国哲学院院士，美国艺术与科学院院士。他获得过众多奖项，如2001年度Eckert-Mauchly奖，表彰他对RISC技术的贡献；2001年度Seymour Cray计算机工程奖；与David Patterson共同获得的2000年度约翰冯诺依曼奖章。他还拥有7个荣誉博士学位。 1981年，John L. Hennessy带领几位研究生在斯坦福开始MIPS项目的研究。1984年完成该项目之后，他暂时离开大学，与他人共同筹建MIPS计算机系统公司（也就是现在的MIPS技术公司），这家公司开发了最早的商用RISC微处理器之一。到2006年，已经有20多亿个MIPS微处理器被用于视频游戏、掌上电脑、激光打印机和网络交换机等各种设备中。Hennessy后来领导了DASH（Director Architecture for Shared Memory，共享存储器控制体系结构）项目，这一项目设计了第一个可扩展缓存一致性多处理器原型，其中的许多重要思想都在现代多处理器中得到了应用。除了参与科研活动、履行学校职责之外，他仍作为前期顾问和投资者参与了无数的创业项目。