計算機體系結構（第二版）

第二版前言
第一版前言
第1章 計算機體系結構導論
1.1 計算機體系結構的基本概念
1.1.1 提高計算機性能的硬件因素
1.1.2 廣義的計算機語言與虛擬計算機
1.1.3 計算機體系結構及其范疇
1.1.4 計算機組成與計算機實現(xiàn)
1.1.5 計算機體系結構的特性
1.2 計算機體系結構的演變
1.2.1 計算機體系結構的基本模型
1.2.2 計算機體系結構存在的主要問題及其改進
1.2.3 計算機體系結構的演變過程
1.3 影響計算機體系結構的因素
1.3.1 影響計算機體系結構的基本因素
1.3.2 編譯技術與計算機體系結構的關系
1.3.3 算法與計算機體系結構的關系
1.3.4 計算機體系結構的分類
1.4 計算機體系結構中的并行性及其發(fā)展
1.4.1 并行性與并行處理
1.4.2 并行性等級的劃分
1.4.3 提高計算機并行性的技術途徑
1.4.4 多機系統(tǒng)及其耦合度
1.4.5 多處理機系統(tǒng)
1.4.6 計算機體系結構實現(xiàn)并行處理的歷程
1.5 計算機體系結構設計的基礎
1.5.1 計算機體系結構設計的原則
1.5.2 計算機體系結構設計的方法
1.5.3 軟件可移植性及其實現(xiàn)的方法
1.5.4 計算機體系結構設計的定量原理
1.5.5 CPU性能分析
1.6 計算機系統(tǒng)的評價
1.6.1 計算機系統(tǒng)評價的概念
1.6.2 計算機系統(tǒng)的性能
1.6.3 計算機系統(tǒng)的成本與價格
1.6.4 程序執(zhí)行時間的測定
習題一
第2章 流水線技術
2.1 流水線的基本概念
2.1.1 多條指令的執(zhí)行方式
2.1.2 什么是流水線
2.1.3 流水線的表示方法
2.1.4 流水線的分類
2.1.5 流水線的特點
2.2 處理機實現(xiàn)流水線的基本結構
2.2.1 重疊執(zhí)行方式的基本結構
2.2.2 先行控制方式的基本結構
2.2.3 先行控制指令流水線的基本結構
2.2.4 運算操作流水線和宏流水線的基本結構
2.2.5 流水線結構設計中的若干問題
2.3 線性流水線的性能及其分析
2.3.1 吞吐率
2.3.2 加速比
2.3.3 效率
2.3.4 吞吐率、加速比和效率之間的關系
2.3.5 流水線“瓶頸”問題的解決方法
2.3.6 流水線最佳段數(shù)的選擇
2.4 流水線中的相關及其處理
2.4.1 流水線中相關的基本概念
2.4.2 資源相關
2.4.3 操作數(shù)相關
2.4.4 指令相關
2.4.5 變址相關
2.4.6 條件轉移相關及其對流水線效率的影響
2.4.7 條件轉移相關的處理技術
2.4.8 無條件轉移相關
2.4.9 中斷轉移相關
2.5 非線性流水線的調度
2.5.1 問題的提出
2.5.2 非線性流水線調度的相關術語及其計算方法
2.5.3 最小啟動循環(huán)調度策略的求解及其實現(xiàn)
2.5.4 非線性流水線的優(yōu)化調度方法
2.5.5 多功能非線性流水線的調度
習題二
第3章 互聯(lián)網絡技術
3.1 互聯(lián)網絡的基本概念
3.1.1 互聯(lián)網絡及其組成與特征
3.1.2 互聯(lián)網絡的描述工具
3.1.3 常用的基本互連函數(shù)
3.1.4 互聯(lián)網絡結構特性和傳輸性能參數(shù)
3.1.5 互聯(lián)網絡的分類
3.2 靜態(tài)互聯(lián)網絡
3.2.1 靜態(tài)互聯(lián)網絡及類型
3.2.2 靜態(tài)互聯(lián)網絡的結構
3.2.3 靜態(tài)互聯(lián)網絡特性的比較
3.3 動態(tài)互聯(lián)網絡
3.3.1 動態(tài)互聯(lián)網絡及其互連形式
3.3.2 總線互聯(lián)網絡
3.3.3 交叉開關互聯(lián)網絡
3.3.4 多級交叉開關互聯(lián)網絡
3.3.5 動態(tài)互聯(lián)網絡特性的比較
3.4 常用的多級交叉開關動態(tài)互聯(lián)網絡
3.4.1 Q多級動態(tài)網絡(Omega網絡)
3.4.2 STARAN多級動態(tài)網絡
3.4.3 間接二進制n方體多級動態(tài)網絡
3.4.4 δ多級動態(tài)網絡
3.4.5 DM多級動態(tài)網絡
3.4.6 基準多級動態(tài)網絡
3.4.7 可重排3級Clos網絡
3.4.8 Benes二進制置換網絡
3.5 互聯(lián)網絡的消息傳遞
3.5.1 消息傳遞的格式與方式
3.5.2 路由選擇及其方法
3.5.3 算術選路算法
3.5.4 虛擬通道
3.5.5 死鎖
3.5.6 流量控制策略
3.5.7 選播和廣播尋徑
習題三
第4章 計算機屬性優(yōu)選技術
4.1 數(shù)據表示
4.1.1 數(shù)據表示的基本概念
4.1.2 引入數(shù)據表示的基本原則
4.1.3 自定義數(shù)據表示
4.1.4 向量與堆棧數(shù)據表示
4.1.5 浮點數(shù)的尾數(shù)基值及其格式設計
4.1.6 原子類型操作數(shù)的大小
4.2 尋址技術與存儲保護
4.2.1 編址方式
4.2.2 尋址方式
4.2.3 程序裝入與定位
4.2.4 存儲保護
4.3 指令格式的優(yōu)化設計
4.3.1 指令系統(tǒng)設計的基礎
4.3.2 指令系統(tǒng)的結構分類
4.3.3 指令字的編碼格式
4.3.4 指令格式中的地址碼
4.3.5 指令格式中的操作碼編碼
4.3.6 指令系統(tǒng)中的控制指令
4.4 指令系統(tǒng)的功能設計
4.4.1 指令系統(tǒng)功能的發(fā)展與改進
4.4.2 復雜指令系統(tǒng)的功能設計
4.4.3 精簡指令系統(tǒng)的功能設計
4.4.4 精簡指令系統(tǒng)計算機
4.5 輸入輸出系統(tǒng)與總線
4.5.1 輸入輸出系統(tǒng)的概述
4.5.2 輸入輸出系統(tǒng)控制方式
4.5.3 輸入輸出系統(tǒng)組織方式
4.5.4 中斷系統(tǒng)的軟硬件功能分配
4.5.5 總線
習題四
第5章 并行存儲器與存儲系統(tǒng)的組織
5.1 并行存儲器與相聯(lián)存儲器
5.1.1 并行存儲器及其實現(xiàn)途徑
5.1.2 單體多字存儲器
5.1.3 多體多字交叉編址存儲器
5.1.4 多體多字存儲器的無訪問沖突
5.1.5 相聯(lián)存儲器
5.2 存儲系統(tǒng)的組織原理
5.2.1 存儲系統(tǒng)的基本概念
5.2.2 存儲系統(tǒng)組織的基本思想
5.2.3 存儲的基本層次和三級存儲系統(tǒng)
5.2.4 三級存儲系統(tǒng)的組織方式
5.2.5 存儲系統(tǒng)的性能指標
5.3 Cache存儲系統(tǒng)的組織基礎
5.3.1 Cache存儲系統(tǒng)的工作原理
5.3.2 幾種地址映像和地址變換的方法
5.3.3 替換算法及其實現(xiàn)
5.3.4 Cache存儲系統(tǒng)的一致性維護
5.3.5 Cache存儲系統(tǒng)的性能指標
5.4 提高Cache存儲系統(tǒng)性能的方法
5.4.1 不命中的類型
5.4.2 降低Cache不命中率的方法
5.4.3 減少Cache不命中開銷的方法
5.4.4 減少Cache命中時間的方法
5.4.5 Cache優(yōu)化技術的比較
習題五
第6章 指令級高度并行處理機的組織
6.1 指令級高度并行處理機的基本概念
6.1.1 標量指令與標量處理機
6.1.2 指令級并行的實現(xiàn)方法及其衡量指標
6.1.3 指令發(fā)射及其類型
6.1.4 指令調度及其基本方法
6.1.5 靜態(tài)指令調度——軟件方法
6.2 硬件動態(tài)指令調度——硬件方法
6.2.1 動態(tài)指令調度的基本思想
6.2.2 記分牌指令調度方法
6.2.3 Tomasulo指令調度方法
6.3 基于硬件技術的多發(fā)射處理機
6.3.1 超標量處理機
6.3.2 超流水線處理機
6.3.3 超標量超流水線處理機
6.3.4 四種不同類型處理機的性能比較
6.4 基于軟件技術的多發(fā)射處理機
6.4.1 超長指令字處理機及其結構原理
6.4.2 超長指令字處理方式的特征
6.4.3 超長指令字與超標量兩種處理方式的區(qū)別
6.4.4 超長指令字處理機實例——Cydra 5處理機
習題六
第7章 數(shù)據操作級高度并行處理機
7.1 向量處理機
7.1.1 向量處理的基本概念
7.1.2 向量處理的基本方式
7.1.3 向量處理機的基本結構
7.1.4 向量處理機的指令
7.1.5 提高向量處理機性能的常用技術
7.1.6 向量處理機的性能
7.1.7 向量處理機實例
7.1.8 向量協(xié)處理器
7.2 陣列處理機
7.2.1 陣列處理機操作模型與特點
7.2.2 陣列處理機的基本結構
7.2.3 陣列處理單元的結構
7.2.4 陣列處理機的并行算法
7.2.5 陣列處理機的實例
7.3 脈動陣列處理機
7.3.1 脈動陣列處理機的基本原理
7.3.2 脈動陣列處理機的優(yōu)缺點
7.3.3 特定算法的脈動陣列處理機結構
7.3.4 通用脈動陣列處理機結構
習題七
第8章 多處理機
8.1 多處理機的基本概念
8.1.1 多處理機及其一般模型
8.1.2 多處理機的分類
8.1.3 多處理機的特點
8.1.4 多處理機的操作系統(tǒng)
8. 2多處理機的Cache一致性
8.2.1 多處理機Cache間不一致性的由來
8.2.2 多處理機Cache不一致的處理方法
8.2.3 寫無效總線監(jiān)聽協(xié)議法
8.2.4 基于目錄協(xié)議法
8.3 機群系統(tǒng)
8.3.1 機群系統(tǒng)及其特點
8.3.2 機群系統(tǒng)的軟硬件結構
8.3.3 機群系統(tǒng)的關鍵技術
習題八
參考文獻