超標量處理器設計

定　價：￥49.00

作　者：	姚永斌著
出版社：	清華大學出版社
叢編項：
標　簽：	計算機理論、基礎知識計算機與互聯(lián)網(wǎng)

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ISBN：	9787302347071	出版時間：	2014-04-01	包裝：	平裝
開本：	16開	頁數(shù)：	373	字數(shù)：

內容簡介

　　《超標量處理器設計》講述超標量（SuperScalar）處理器的設計，現(xiàn)代的高性能處理器都采用了超標量結構，大至服務器和高性能PC的處理器，小至平板電腦和智能手機的處理器，無一例外?！冻瑯肆刻幚砥髟O計》以超標量處理器的流水線為主線展開內容介紹?！冻瑯肆刻幚砥髟O計》主要內容包括超標量處理器的背景知識、流水線、順序執(zhí)行和亂序執(zhí)行兩種方式的特點；Cache的一般性原理、提高Cache性能的方法以及超標量處理器中的Cache，尤其是多端口的Cache；虛擬存儲器的基礎知識、頁表、TLB和Cache加入流水線后的工作流程；分支預測的一般性原理、在超標量處理器中使用分支預測時遇到的問題和解決方法以及如何在分支預測失敗時對處理器的狀態(tài)進行恢復；一般的RISC指令集體系的簡單介紹；指令解碼的過程，尤其是超標量處理器中的指令解碼；寄存器重命名的一般性原理、重命名的方式、超標量處理器中使用寄存器重命名時遇到的問題和解決方法以及如何對寄存器重命名的過程實現(xiàn)狀態(tài)恢復；指令的分發(fā)（Dispatch）和發(fā)射（Issue）、發(fā)射過程中的流水線、選擇電路和喚醒電路的實現(xiàn)過程；處理器中使用的基本運算單元、旁路網(wǎng)絡、Cluster結構以及如何對Load/Store指令的執(zhí)行過程進行加速；重排序緩存（ROB）、處理器狀態(tài)的管理以及超標量處理器中對異常的處理過程；經典的Alpha21264處理器的介紹。在本書中使用了一些現(xiàn)實世界的超標量處理器作為例子，以便于讀者加深對超標量處理器的理解和認識?！冻瑯肆刻幚砥髟O計》可用作高等院校電子及計算機專業(yè)研究生和高年級本科生教材，也可供自學者閱讀。

作者簡介

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圖書目錄

第1章超標量處理器概覽
1.1 為什么需要超標量
1.2 普通處理器的流水線
1.2.1 流水線概述
1.2.2 流水線的劃分
1.2.3 指令間的相關性
1.3 超標量處理器的流水線
1.3.1 順序執(zhí)行
1.3.2 亂序執(zhí)行
第2章 Cache
2.1 Cache的一般設計
2.1.1 Cache的組成方式
2.1.2 Cache的寫入
2.1.3 Cache的替換策略
2.2 提高Cache的性能
2.2.1 寫緩存
2.2.2 流水線
2.2.3 多級結構
2.2.4 Victim Cache
2.2.5 預取
2.3 多端口Cache
2.3.1 True Multi?port
2.3.2 Multiple Cache Copies
2.3.3 Multi?banking
2.3.4 真實的例子： AMD Opteron的多端口Cache
2.4 超標量處理器的取指令
第3章虛擬存儲器
3.1 概述
3.2 地址轉換
3.2.1 單級頁表
3.2.2 多級頁表
3.2.3 Page Fault
3.2.4 小結
3.3 程序保護
3.4 加入TLB和Cache
3.4.1 TLB的設計
3.4.2 Cache的設計
3.4.3 將TLB和Cache放入流水線
第4章分支預測
4.1 概述
4.2 分支指令的方向預測
4.2.1 基于兩位飽和計數(shù)器的分支預測
4.2.2 基于局部歷史的分支預測
4.2.3 基于全局歷史的分支預測
4.2.4 競爭的分支預測
4.2.5 分支預測的更新
4.3 分支指令的目標地址預測
4.3.1 直接跳轉類型的分支預測
4.3.2 間接跳轉類型的分支預測
4.3.3 小結
4.4 分支預測失敗時的恢復
4.5 超標量處理器的分支預測
第5章指令集體系
5.1 復雜指令集和精簡指令集
5.2 精簡指令集概述
5.2.1 MIPS指令集
5.2.2 ARM指令集
5.3 Load/Store指令
5.3.1 Load指令
5.3.2 Store指令
5.4 計算指令
5.4.1 加減法
5.4.2 移位指令
5.4.3 邏輯指令
5.4.4 乘法指令
5.4.5 乘累加指令
5.4.6 特殊計算指令
5.5 分支指令
5.6 雜項指令
5.7 異常
第6章指令解碼
6.1 指令緩存
6.2 一般情況
6.3 特殊情況
6.3.1 分支指令的處理
6.3.2 乘累加/乘法指令的處理
6.3.3 前/后變址指令的處理
6.3.4 LDM/STM指令的處理
6.3.5 條件執(zhí)行指令的處理
第7章寄存器重命名
7.1 概述
7.2 寄存器重命名的方式
7.2.1 使用ROB進行寄存器重命名
7.2.2 將ARF擴展進行寄存器重命名
7.2.3 使用統(tǒng)一的PRF進行寄存器重命名
7.3 重命名映射表
7.3.1 基于SRAM的重命名映射表
7.3.2 基于CAM的重命名映射表
7.4 超標量處理器的寄存器重命名
7.4.1 解決RAW相關性
7.4.2 解決WAW相關性
7.5 寄存器重命名過程的恢復
7.5.1 使用Checkpoint
7.5.2 使用WALK
7.5.3 使用Architecture State
7.6 分發(fā)
第8章發(fā)射
8.1 概述
8.1.1 集中式VS分布式
8.1.2 數(shù)據(jù)捕捉VS非數(shù)據(jù)捕捉
8.1.3 壓縮VS非壓縮
8.2 發(fā)射過程的流水線
8.2.1 非數(shù)據(jù)捕捉結構的流水線
8.2.2 數(shù)據(jù)捕捉結構的流水線
8.3 分配
8.4 仲裁
8.4.1 1?of?M的仲裁電路
8.4.2 N?of?M的仲裁電路
8.5 喚醒
8.5.1 單周期指令的喚醒
8.5.2 多周期指令的喚醒
8.5.3 推測喚醒
第9章執(zhí)行
9.1 概述
9.2 FU的類型
9.2.1 ALU
9.2.2 AGU
9.2.3 BRU
9.2.4 其他FU
9.3 旁路網(wǎng)絡
9.3.1 簡單設計的旁路網(wǎng)絡
9.3.2 復雜設計的旁路網(wǎng)絡
9.4 操作數(shù)的選擇
9.5 Cluster
9.5.1 Cluster IQ
9.5.2 Cluster Bypass
9.6 存儲器指令的加速
9.6.1 Memory Disambiguation
9.6.2 非阻塞Cache
9.6.3 關鍵字優(yōu)先
9.6.4 提前開始
第10章提交
10.1 概述
10.2 重排序緩存
10.2.1 一般結構
10.2.2 端口需求
10.3 管理處理器的狀態(tài)
10.3.1 使用ROB管理指令集定義的狀態(tài)
10.3.2 使用物理寄存器管理指令集定義的狀態(tài)
10.4 特殊情況的處理
10.4.1 分支預測失敗的處理
10.4.2 異常的處理
10.4.3 中斷的處理
10.4.4 Store指令的處理
10.4.5 指令離開流水線的限制
第11章真實世界的例子： Alpha 21264處理器
11.1 概述
11.2 取指令和分支預測
11.2.1 line/way的預測
11.2.2 分支預測
11.3 寄存器重命名
11.4 發(fā)射
11.5 執(zhí)行單元
11.5.1 整數(shù)的執(zhí)行單元
11.5.2 浮點數(shù)的執(zhí)行單元
11.6 存儲器的訪問
11.6.1 Speculative Disambiguation
11.6.2 Load hit/miss Prediction
11.7 退休
11.8 結論
參考文獻