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1.1 计算机系统结构的基本概念1

1.1.1 计算机系统的层次结构1

第1章 计算机系统结构导论1

1.1.2 计算机系统并行性的基本概念5

1.2 计算机性能评测基础10

1.2.1 计算机性能评测的作用与分级10

1.2.2 计算机的基本性能指标12

1.3 并行计算机的发展17

1.3.1 支持并行计算机的技术进展18

1.3.2 并行结构的发展19

习题一22

2.1 数据表示24

2.1.1 浮点数据表示24

第2章 指令系统24

2.1.2 自定义数据表示28

2.2 指令格式优化设计方法29

2.2.1 操作码优化设计方法与评价30

2.2.2 寻址技术33

2.2.3 指令字格式优化设计的措施35

2.3 精简指令集计算机37

习题二41

第3章 流水技术与流水处理机44

3.1 指令重叠与先行控制44

3.1.1 指令的顺序执行方式与重叠执行方式44

3.1.2 先行控制技术45

3.2 流水线的分类与时空图47

3.2.1 流水线的分类47

3.2.2 流水线时空图48

3.3.1 吞吐率51

3.3 线性流水线的性能计算51

3.3.2 加速比54

3.3.3 效率54

3.4 非线性流水线的调度与性能计算58

3.4.1 非线性流水线的最优调度方法与性能计算58

3.4.2 非线性流水线的时空图64

3.4.3 非线性流水线动态调度的实现65

3.5 流水线的相关问题与相关处理方法66

3.5.1 局部相关及处理方法66

3.5.2 全局相关及处理方法68

3.5.3 相关对流水线性能的影响71

3.6 多发射处理机及其性能74

3.6.1 超标量处理机及其性能74

3.6.3 超标量超流水处理机及其性能77

3.6.2 超流水处理机及其性能77

3.6.4 超长指令字处理机的基本结构与特征78

3.6.5 多发射处理机的性能比较81

3.7 向量流水处理机及其性能83

3.7.1 向量处理方式83

3.7.2 向量流水处理机的结构85

3.7.3 向量流水处理机的性能87

习题三89

第4章 存储系统94

4.1 存储系统的层次结构与性能指标94

4.1.1 存储系统的层次结构94

4.1.2 存储系统的性能指标96

4.2 并行存储器98

4.2.1 单体多字并行存储器98

4.2.2 低位交叉编址多体并行存储器98

4.3 虚拟存储器100

4.3.1 虚拟存储器的地址变换101

4.3.2 页面替换算法与命中率的计算107

4.3.3 堆栈型替换算法及其堆栈处理过程109

4.4 高速缓冲存储器114

4.4.1 高速缓存的地址映像与地址变换114

4.4.2 高速缓存的替换算法及其实现122

4.4.3 高速缓存的性能分析124

4.5 三级存储系统128

习题四129

第5章 互连网络133

5.1 互连函数133

5.1.1 互连函数的表示方法133

5.1.2 几种基本的互连函数134

5.2 互连网络的结构参数与性能指标141

5.2.1 互连网络的结构参数141

5.2.2 互连网络的性能指标142

5.3 静态互连网络143

5.4 动态互连网络149

5.4.1 多处理机总线149

5.4.2 交叉开关151

5.4.3 多级互连网络153

5.4.4 动态互连网络的比较168

5.5 互连网络的消息传递169

5.5.1 消息格式与消息传递方式169

5.5.2 寻径方法与多播通信171

习题五174

第6章 单指令流多数据流计算机177

6.1 单指令流多数据流计算机的基本结构与特点177

6.1.1 单指令流多数据流计算机的两种基本结构177

6.1.2 单指令流多数据流计算机的主要特点180

6.2 分布式存储器SIMD计算机实例分析181

6.3 集中式共享存储器SIMD计算机实例分析185

6.4 阵列处理机的算法及性能分析189

6.4.1 阵列处理机的差分计算189

6.4.2 阵列处理机的常用算法及性能分析190

习题六195

第7章 多指令流多数据流计算机197

7.1 MIMD计算机结构模型与访存模型197

7.1.1 MIMD计算机结构模型197

7.1.2 MIMD计算机访存模型200

7.2 对称多处理机204

7.2.1 对称多处理机的结构204

7.2.2 高速缓存一致性问题206

7.2.3 侦听一致性协议208

7.2.4 SMP实例分析216

7.3.1 大规模并行处理机的结构218

7.3 大规模并行处理机218

7.3.2 基于目录的一致性协议220

7.3.3 MPP实例分析224

7.4 机群系统229

7.4.1 机群系统的结构229

7.4.2 机群系统的单一系统映像231

7.5 分布式共享存储系统234

7.5.1 分布式共享存储系统的发展234

7.5.2 共享虚拟存储系统235

7.6 并行计算的性能分析240

7.6.1 并行计算的性能指标240

7.6.2 粒度对并行计算性能的影响249

习题七253

参考文献256