计算机系统结构

第1章计算机系统结构的基本概念

1.1 引言

1.2计算机系统结构的概念

1.2.1 计算机系统的层次结构

1.2.2计算机系统结构的定义

1.2.3计算机组成和计算机实现

1.2.4计算机系统结构的分类

1.3定量分析技术

1.3.1计算机系统设计的定量原理

1.3.2计算机系统的性能评测

1.4计算机系统结构的发展

1.4.1冯·诺依曼结构

1.4.2软件对系统结构的影响

1.4.3 器件发展对系统结构的影响

1.4.4应用对系统结构的影响

1.5 计算机系统结构中并行性的发展

1.5.1并行性的概念

1.5.2提高并行性的技术途径

1.5.3单机系统中并行性的发展

1.5.4多机系统中并行性的发展

习题1

第2章计算机指令集结构

2.1指令集结构的分类

2.2寻址方式

2.3 指令集结构的功能设计

2.3.1 CISC指令集结构的功能设计

2.3.2 RISC指令集结构的功能设计

2.3.3 控制指令

2.4操作数的类型和大小

2.5指令格式的设计

2.6 MIPS指令集结构

2.6.1 MIPS的寄存器

2.6.2 MIPS的数据表示

2.6.3 MIPS的数据寻址方式

2.6.4 MIPS的指令格式

2.6.5 MIPS的操作

2.6.6 MIPS的控制指令

2.6.7 MIPS的浮点操作

习题2

第3章流水线技术

3.1流水线的基本概念

3.1.1什么是流水线

3.1.2流水线的分类

3.2流水线的性能指标

3.2.1吞吐率

3.2.2 加速比

3.2.3 效率

3.2.4流水线性能分析举例

3.2.5 流水线设计中的若干问题

3.3流水线的相关与冲突

3.3.1 一个经典的5段流水线

3.3.2 相关与流水线冲突

3.4流水线的实现

3.4.1 MIPS的一种简单实现

3.4.2基本的MIPS流水线

3.5向量处理机

3.5.1 向量处理方式

3.5.2向量处理机的结构

3.5.3提高向量处理机性能的方法

3.5.4向量处理机的性能评价

习题3

第4章指令级并行

4.1指令级并行的概念

4.2指令的动态调度

4.2.1 动态调度的基本思想

4.2.2 Tomasulo算法

4.3动态分支预测技术

4.3.1采用分支历史表BHT

4.3.2采用分支目标缓冲器BTB

4.3.3基于硬件的前瞻执行

4.4多指令流出技术

4.4.1 基于静态调度的多流出技术

4.4.2 基于动态调度的多流出技术

4.4.3超长指令字技术

4.4.4多流出处理器受到的限制

……

第5章存储系统

第6章输入／输出系统

第7章互连网络

第8章 多处理机

第9章机群系统

第10章 多核系统结构与编程

参考文献

本书系统地论述了计算机系统结构的基本概念、基本原理、基本结构和基本方法，并强调采用量化的分析方法，使读者能够更具体、实际地分析和理解计算机系统结构。
全书共分为9章：计算机系统结构的基本概念，计算机指令集结构，流水线技术，指令级并行，存储层次，输入/输出系统，互连网络，多处理机，机群计算机。第1章讲述计算机系统结构的基本概念以及定量分析基础。第2章讲述计算机指令集的设计、RISC 技术以及 MIPS 指令集结构。第3章讲述流水线及其性能分析、流水线中的相关和冲突及其解决方法、向量处理机的结构及其性能评价。第4章讲述指令级并行性开发，包括指令动态调度、指令分支预测、超标量技术、超流水技术以及超长指令字技术等。第5章讲述 Cache 的基本知识、降低 Cache 失效率的方法、减少 Cache 失效开销的方法以及减少命中时间的方法，并对虚拟存储器进行讨论。第6章讲述总线、通道外理机及其流量分析、廉价磁盘冗余阵列（RAID）。第7章讲述互连网络及其特性参数、静态互连网络以及动态互连网络等。第8章讲述对称式共享存储器系统结构、分布式共享存储器系统结构、多 Cache 一致性、同步以及同时多线程技术。第9章讲述机群的结构、软件模型以及分类。

《普通高等教育"十一五"国家级规划教材:计算机系统结构(第2版)》内容丰富，实例具体，语言简练，可读性好，并配有大量寓教于乐的动画课件，可作为高等院校计算机、软件工程、自动化及电子工程等相关专业本科生和研究生的教材，也可供相关科技人员参考。