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)的基本概念　1
1.1　計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)定義　2
1.1.1　計(jì)算機(jī)系統(tǒng)多級層次結(jié)構(gòu)　2
1.1.2　計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)定義　3
1.1.3　計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)﹑組成與實(shí)現(xiàn)三者間的關(guān)系　5
1.1.4　計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的分類　6
1.2　計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則　9
1.2.1　計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的定量原理　9
1.2.2　計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)者的主要任務(wù)　13
1.2.3　計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要方法　15
1.3　影響計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)展的因素　16
1.3.1　計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的演變　16
1.3.2　軟件對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響　18
1.3.3　應(yīng)用對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響　21
1.3.4　器件對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響　22
1.3.5　算法和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)　23
習(xí)題　25
第2章　指令系統(tǒng)　28
2.1　數(shù)據(jù)表示　28
2.1.1　數(shù)據(jù)表示與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)　28
2.1.2　二進(jìn)制的浮點(diǎn)數(shù)據(jù)表示　28
2.1.3　自定義數(shù)據(jù)表示　38
2.1.4　向量數(shù)據(jù)表示　41
2.2　尋址方式　43
2.2.1　按地址尋址方式　43
2.2.2　按內(nèi)容尋址方式　47
2.3　指令格式的優(yōu)化設(shè)計(jì)　48
2.3.1　操作碼的優(yōu)化表示　48
2.3.2　地址碼的優(yōu)化表示　52
2.4　指令集結(jié)構(gòu)的功能設(shè)計(jì)　53
2.4.1　CISC計(jì)算機(jī)指令集結(jié)構(gòu)的功能設(shè)計(jì)　53
2.4.2　RISC計(jì)算機(jī)指令集結(jié)構(gòu)的功能設(shè)計(jì)　55
習(xí)題　56
第3章　輸入/輸出系統(tǒng)　59
3.1　輸入/輸出系統(tǒng)概述　59
3.1.1　輸入/輸出系統(tǒng)概念　59
3.1.2　輸入/輸出系統(tǒng)的組織　59
3.1.3　輸入/輸出方式　61
3.2　總線　62
3.2.1　總線概念　62
3.2.2　總線體系結(jié)構(gòu)　63
3.2.3　總線的仲裁、定時(shí)和數(shù)據(jù)傳送模式　64
3.2.4　信息的傳送方式　67
3.2.5　總線的特性、總線線數(shù)和數(shù)據(jù)寬度　68
3.2.6　總線的標(biāo)準(zhǔn)化　68
3.3　中斷系統(tǒng)　69
3.3.1　中斷的基本概念　69
3.3.2　中斷源的分類組織　70
3.3.3　中斷系統(tǒng)的軟硬件功能分配　71
3.3.4　中斷響應(yīng)與中斷處理　72
3.4　通道處理機(jī)　76
3.4.1　通道概念　76
3.4.2　通道工作過程　77
3.4.3　通道種類　79
3.4.4　通道流量分析　81
3.4.5　通道結(jié)構(gòu)的發(fā)展　84
3.5　外圍處理機(jī)　85
3.5.1　外圍處理機(jī)的作用　85
3.5.2　外圍處理機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)　85
習(xí)題　87
第4章　存儲系統(tǒng)　89
4.1　存儲系統(tǒng)基本原理　89
4.1.1　訪存局部性原理與存儲器的層次結(jié)構(gòu)　89
4.1.2　存儲系統(tǒng)基本原理　91
4.2　高速緩沖存儲器(Cache)　95
4.2.1　Cache基本工作原理和結(jié)構(gòu)　96
4.2.2　地址映像與變換方法　97
4.2.3　Cache替換算法　104
4.2.4　Cache的性能分析　107
4.3　主存頻帶拓寬方法　112
4.3.1　并行訪問存儲器　113
4.3.2　交叉訪問存儲器　113
4.4　虛擬存儲器　116
4.4.1　不同的虛擬存儲管理方式　117
4.4.2　虛擬存儲器的工作原理　123
4.4.3　頁面替換算法實(shí)現(xiàn)　135
4.4.4　提高主存命中率的方法　142
4.5　三級存儲系統(tǒng)　145
4.5.1　虛擬地址Cache　146
4.5.2　全Cache技術(shù)　147
4.6　存儲系統(tǒng)保護(hù)　147
習(xí)題　152
第5章　重疊、流水和向量處理機(jī)　158
5.1　先行控制方式　158
5.1.1　重疊控制的基本思想　158
5.1.2　數(shù)據(jù)相關(guān)處理　160
5.2　標(biāo)量流水方式　166
5.2.1　流水工作原理及分類　166
5.2.2　流水線主要性能及分析　168
5.2.3　流水機(jī)器的相關(guān)處理和控制　176
5.2.4　流水機(jī)器的調(diào)度　182
5.3　向量的流水處理與向量流水處理機(jī)　189
5.3.1　向量的流水處理　189
5.3.2　向量流水處理機(jī)　191
5.4　指令級高度并行的超級處理機(jī)　198
5.4.1　超標(biāo)量處理機(jī)　198
5.4.2　超長指令字處理機(jī)　200
5.4.3　超流水線處理機(jī)　201
習(xí)題　202
第6章　互連網(wǎng)絡(luò)與并行處理機(jī)　206
6.1　互連網(wǎng)絡(luò)　206
6.1.1　互連函數(shù)　206
6.1.2　互連網(wǎng)絡(luò)分類　210
6.1.3　靜態(tài)互連網(wǎng)絡(luò)　211
6.1.4　動態(tài)互連網(wǎng)絡(luò)分類　216
6.1.5　單級網(wǎng)絡(luò)　216
6.1.6　多級網(wǎng)絡(luò)　220
6.2　并行處理機(jī)　228
6.2.1　并行處理機(jī)模型　228
6.2.2　并行處理機(jī)基本結(jié)構(gòu)　228
6.2.3　并行處理機(jī)的特點(diǎn)　230
6.3　并行處理機(jī)實(shí)例　231
6.3.1　ILLIAC Ⅵ陣列處理機(jī)　231
6.3.2　BSP 陣列處理機(jī)　233
6.4　并行處理機(jī)算法　234
習(xí)題　239
第7章　多處理機(jī)　241
7.1　多處理機(jī)結(jié)構(gòu)模型　241
7.1.1　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型及多處理機(jī)系統(tǒng)　2427.1.2　互連結(jié)構(gòu)　243
7.1.3　存儲器組成　246
7.1.4　多處理機(jī)系統(tǒng)性能分析　253
7.2　多處理機(jī)操作系統(tǒng)介紹　256
7.2.1　多處理機(jī)操作系統(tǒng)的分類　256
7.2.2　多處理機(jī)操作系統(tǒng)的主要特點(diǎn)　257
7.3　程序的并行性　258
7.3.1　并行算法　258
7.3.2　數(shù)據(jù)相關(guān)分析　262
7.3.3　并行程序設(shè)計(jì)語言　264
7.4　多處理機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷　267
習(xí)題　268
第8章　現(xiàn)代計(jì)算機(jī)介紹　272
8.1　數(shù)據(jù)流計(jì)算機(jī)　272
8.1.1　數(shù)據(jù)驅(qū)動概念　272
8.1.2　數(shù)據(jù)流計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)　274
8.1.3　數(shù)據(jù)流程序圖與數(shù)據(jù)流語言　276
8.1.4　數(shù)據(jù)流計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程　279
8.2　脈動陣列處理機(jī)　280
8.2.1　脈動陣列結(jié)構(gòu)　280
8.2.2　陣列處理機(jī)運(yùn)算過程　281
8.3　集群介紹　284
8.3.1　理想的集群系統(tǒng)結(jié)構(gòu)　284
8.3.2　單一系統(tǒng)映像　285
8.3.3　集群的分類　285
8.3.4　并行編程環(huán)境　287
8.3.5　集群的特點(diǎn)　289
習(xí)題　290