計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

第1章  計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概論
1.1 概述1
1.1.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的概念1
1.1.2 語(yǔ)言與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4
1.1.3 軟件與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6
1.1.4 應(yīng)用需求與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8
1.1.5 器件與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)11
1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的分類(lèi)13
1.2.1 應(yīng)用分類(lèi)13
1.2.2 結(jié)構(gòu)分類(lèi)15
1.2.3 并行性分類(lèi)18
1.3 計(jì)算機(jī)指令集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)20
1.3.1 指令系統(tǒng)設(shè)計(jì)20
1.3.2 指令的數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)方式25
1.3.3 指令設(shè)計(jì)風(fēng)格28
1.4 計(jì)算機(jī)的性能評(píng)價(jià)31
1.4.1 性能的衡量31
1.4.2 性能的簡(jiǎn)單分析33
1.4.3 性能的模擬35
1.4.4 性能的測(cè)試36
1.4.5 性能評(píng)價(jià)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)和比較41
1.4.6 阿姆達(dá)爾定律44
習(xí)題45
第2章  計(jì)算機(jī)微觀(guān)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
2.1 指令級(jí)并行性51
2.1.1 基本的指令流水線(xiàn)52
2.1.2 指令的相關(guān)性53
2.2 動(dòng)態(tài)指令調(diào)度63
2.2.1 基本思想64
2.2.2 記分牌方法68
2.2.3 Tomasulo調(diào)度法70
2.3 分支預(yù)測(cè)75
2.3.1 分支預(yù)測(cè)75
2.3.2 分支目標(biāo)緩存80
2.4 多重啟動(dòng)81
2.5 推測(cè)執(zhí)行87
2.6 靜態(tài)指令調(diào)度94
2.6.1 靜態(tài)指令調(diào)度94
2.6.2 靜態(tài)多重指令啟動(dòng)100
2.6.3 軟件流水105
2.7 靜態(tài)全局指令調(diào)度108
2.7.1 路徑調(diào)度108
2.7.2 全局指令調(diào)度110
2.7.3 條件指令111
2.8 微觀(guān)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)例114
2.8.1 P6微系統(tǒng)結(jié)構(gòu)114
2.8.2 奔騰4的NetBurst微系統(tǒng)結(jié)構(gòu)116
2.8.3 SSE技術(shù)118
2.8.4 Core微系統(tǒng)結(jié)構(gòu)119
2.8.5 IA64系統(tǒng)結(jié)構(gòu)121
習(xí)題123
第3章  計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)系統(tǒng)
3.1 主存儲(chǔ)器134
3.2 cache139
3.2.1 cache的地址映像140
3.2.2 cache的替換策略145
3.2.3 cache的更新策略146
3.2.4 cache的性能評(píng)價(jià)149
3.3 輔助cache155
3.3.1 寫(xiě)緩存155
3.3.2 蹤跡cache157
3.3.3 替換cache159
3.3.4 偽相聯(lián)cache161
3.3.5 cache預(yù)取162
3.4 多級(jí)cache164
3.5 虛擬存儲(chǔ)器與cache169
3.5.1 虛擬存儲(chǔ)器169
3.5.2 實(shí)地址cache172
3.5.3 虛地址cache173
習(xí)題174
第4章  輸入/輸出系統(tǒng)
4.1 輸入/輸出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)181
4.1.1 輸入/輸出總線(xiàn)181
4.1.2 交換式輸入/輸出結(jié)構(gòu)187
4.1.3 輸入/輸出系統(tǒng)的性能189
4.2 海量存儲(chǔ)系統(tǒng)193
4.2.1 RAID系統(tǒng)193
4.2.2 存儲(chǔ)域網(wǎng)絡(luò)198
4.3 輸入/輸出總線(xiàn)實(shí)例204
4.3.1 USB總線(xiàn)204
4.3.2 PCI Express總線(xiàn)213
習(xí)題218
第5章  并行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
5.1 并行處理器系統(tǒng)221
5.1.1 集中式和分布式存儲(chǔ)器系統(tǒng)222
5.1.2 均勻訪(fǎng)存與非均勻訪(fǎng)存系統(tǒng)224
5.1.3 芯片級(jí)并行系統(tǒng)與系統(tǒng)級(jí)并行系統(tǒng)226
5.1.4 并行處理器系統(tǒng)的性能229
5.2 并行計(jì)算機(jī)的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)231
5.2.1 互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi)231
5.2.2 互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的特性233
5.2.3 靜態(tài)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)236
5.2.4 動(dòng)態(tài)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)241
5.3 芯片級(jí)并行性249
5.3.1 多線(xiàn)程并行性249
5.3.2 多核并行性255
5.3.3 芯片級(jí)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)257
5.3.4 并行處理器芯片實(shí)例259
5.4 系統(tǒng)級(jí)并行性262
5.4.1 板級(jí)并行系統(tǒng)262
5.4.2 集群并行系統(tǒng)264
5.4.3 分布式系統(tǒng)271
習(xí)題273
第6章  并行計(jì)算機(jī)的同步與通信
6.1 并行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的通信277
6.1.1 共享存儲(chǔ)器通信278
6.1.2 互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的消息傳遞通信282
6.2 cache與存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)一致性288
6.2.1 cache一致性概念288
6.2.2 總線(xiàn)監(jiān)測(cè)方法291
6.2.3 目錄表方法295
6.2.4 存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)一致性297
6.2.5 支持?jǐn)?shù)據(jù)一致性的通信接口299
6.3 并行計(jì)算機(jī)的同步302
6.3.1 硬件原語(yǔ)302
6.3.2 用一致性機(jī)制實(shí)現(xiàn)鎖304
6.3.3 屏障同步305
6.3.4 事務(wù)存儲(chǔ)器309
6.3.5 同步與多線(xiàn)程311
6.4 并行計(jì)算機(jī)程序的軟件支持313
6.4.1 并行程序的概念313
6.4.2 OpenMP320
6.4.3 MPI326
6.4.4 其他并行程序軟件工具329
習(xí)題332
參考文獻(xiàn)338