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內(nèi)容簡介

　　本書系統(tǒng)地論述了計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本概念、基本原理、基本結(jié)構(gòu)和基本方法，強(qiáng)調(diào)采用量化的分析方法，使讀者能夠更具體、實際地分析和理解計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。全書共10章：第1章論述計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本概念以及定量分析基礎(chǔ)。第2章論述計算機(jī)指令集的設(shè)計、RISC技術(shù)以及MIPS指令集結(jié)構(gòu)。第3章論述流水線及其性能分析、流水線中的相關(guān)和沖突及其解決方法、向量處理機(jī)。第4章論述指令級并行性開發(fā)。第5章論述Cache的基本知識、降低Cache失效率的方法、減少Cache失效開銷的方法以及減少命中時間的方法。第6章論述總線、通道處理機(jī)及其流量分析、廉價磁盤冗余陣列RAID。第7章論述互連函數(shù)、互連網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)參數(shù)與性能指標(biāo)、靜態(tài)互連網(wǎng)絡(luò)、動態(tài)互連網(wǎng)絡(luò)以及消息傳遞機(jī)制等。第8章論述對稱式共享存儲器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、分布式共享存儲器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、多Cache一致性、同步以及同時多線程技術(shù)。第9章論述機(jī)群的結(jié)構(gòu)、軟件模型以及分類。第10章論述多核架構(gòu)、實例以及基于多核的并行程序設(shè)計。附錄為本課程配套的模擬實驗。共給出8個實驗，每個實驗包括實驗?zāi)康?、實驗?nèi)容及實驗步驟。這些實驗都可以在阿里云上的進(jìn)行，無需另外安裝平臺。本書可作為高等院校計算機(jī)及相關(guān)專業(yè)的教學(xué)用書，也可供相關(guān)科技人員參考。

作者簡介

　　張晨曦，同濟(jì)大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師。入選***“有突出貢獻(xiàn)中青年專家”，國家杰出青年科學(xué)基金獲得者。曾獲上海高等學(xué)校教學(xué)名師獎和上海市育才獎。先后主持一項國家973計劃課題和5項國家自然科學(xué)基金項目。負(fù)責(zé)建設(shè)的計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)課程和計算機(jī)組成原理課程被評為上海市精品課程，計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)課程入選***精品資源共享課。從事計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)教學(xué)和研究30余年，開發(fā)出國內(nèi)第1套用于本課程的動畫課件以及國內(nèi)第1套系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模擬器。主編的《計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)》教材被評為普通高等教育精品教材，編寫出版了5本普通高等教育“十一五”***規(guī)劃教材和3本“十二五”普通高等教育本科***規(guī)劃教材。撰寫專著兩部，其中New Generation Computing由荷蘭North-Holland出版社出版，另一部獲全國優(yōu)秀科技圖書一等獎。

圖書目錄

第1章計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本概念
1．1 引言
1．2 計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的概念
1．2．1 計算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)
1．2．2 計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的定義
1．2．3 計算機(jī)組成和計算機(jī)實現(xiàn)
1．2．4 計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的分類
1．3 定量分析技術(shù)
1．3．1 計算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計的設(shè)計原則和定量原理
1．3．2 計算機(jī)系統(tǒng)的性能評測
1．4 計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展
1．4．1 馮·諾依曼結(jié)構(gòu)
1．4．2 軟件對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響
1．4．3 器件發(fā)展對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響
1．4．4 應(yīng)用對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響
I．5 計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中并行性的發(fā)展
1．5．1 并行性的概念
1．5．2 提高并行性的技術(shù)途徑
1．5．3 單處理機(jī)系統(tǒng)中并行性的發(fā)展
1．5．4 多處理機(jī)系統(tǒng)中并行性的發(fā)展
習(xí)題1
第2章計算機(jī)指令集結(jié)構(gòu)
2．1 指令集結(jié)構(gòu)的分類
2．2 尋址方式
2．3 指令集結(jié)構(gòu)的功能設(shè)計
2．3．1 CISC指令集結(jié)構(gòu)的功能設(shè)計
2．3．2 RISC指令集結(jié)構(gòu)的功能設(shè)計
2．3．3 控制指令
2．4 操作數(shù)的類型和大小
2．5 指令格式的設(shè)計
2．6 MIPS指令集結(jié)構(gòu)
2．6．1 MIPS的寄存器
2．6．2 MIPS的數(shù)據(jù)表示
2．6．3 MIPS的數(shù)據(jù)尋址方式
2．6．4 MIPS的指令格式
2．6．5 MIPS的操作
2．6．6 MIPS的控制指令
2．6．7 MIPS的浮點(diǎn)操作
習(xí)題2
第3章流水線技術(shù)
3．1 流水線的基本概念
3．1．1 什么是流水線
3．1．2 流水線的分類
3．2 流水線的性能指標(biāo)
3．2．1 吞吐量
3．2．2 加速比
3．2．3 效率
3．2．4 流水線性能分析舉例
3．2．5 流水線設(shè)計中的若干問題
3．3 流水線的相關(guān)與沖突
3．3．1 一個經(jīng)典的5段流水線
3．3．2 相關(guān)與流水線沖突
3．4 流水線的實現(xiàn)
3．4．1 MIPS的一種簡單實現(xiàn)
3．4．2 基本的MIPS流水線
3．5 向量處理機(jī)
3．5．1 向量的處理方式
3．5．2 向量處理機(jī)的結(jié)構(gòu)
3．5．3 提高向量處理機(jī)性能的方法
3．5．4 向量處理機(jī)的性能評價
習(xí)題3
第4章指令級并行
4．1 指令級并行的概念
4．2 指令的動態(tài)調(diào)度
4．2．1 動態(tài)調(diào)度的基本思想
4．2．2 Tomasulo算法
4．3 動態(tài)分支預(yù)測技術(shù)
4．3．1 采用轉(zhuǎn)移歷史表
4．3．2 采用轉(zhuǎn)移目標(biāo)緩沖器
4．3．3 基于硬件的前瞻執(zhí)行
4．4 多指令流出技術(shù)
4．4．1 基于靜態(tài)調(diào)度的多流出技術(shù)
4．4．2 基于動態(tài)調(diào)度的多流出技術(shù)
4．4．3 超長指令字技術(shù)
4．4．4 多流出處理機(jī)受到的限制
4．4．5 超流水線處理機(jī)
4．5 循環(huán)展開和指令調(diào)度
4．5．1 循環(huán)展開和指令調(diào)度的基本方法
4．5．2 靜態(tài)超標(biāo)量處理機(jī)中的循環(huán)展開
習(xí)題4
第5章存儲系統(tǒng)
5．1 存儲系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)
5．1．1 存儲系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)
5．1．2 存儲系統(tǒng)的性能參數(shù)
5．1．3 三級存儲系統(tǒng)
5．1．4 存儲層次的4個問題
5．2 Cache基本知識
5．2．1 基本結(jié)構(gòu)和原理
5．2．2 映像規(guī)則
5．2．3 查找方法
5．2．4 Cache的工作過程
5．2．5 替換算法
5．2．6 寫策略
5．2．7 Cache性能分析
5．2．8 改進(jìn)Cache性能
5．3 降低Cache不命中率
5．3．13種類型的不命中
5．3．2 增加Cache塊大小
5．3．3 增加Cache容量
5．3．4 提高相聯(lián)度
5．3．5 偽相聯(lián)Cache
5．3．6 硬件預(yù)取
5．3．7 編譯器控制的預(yù)取
5．3．8 編譯優(yōu)化
5．3．9 “犧牲”Cache
5．4 減少Cache不命中開銷
5．4．1 兩級Cache
5．4．2 讓讀不命中優(yōu)先于寫
5．4．3 寫緩沖合并
5．4．4 請求字處理
5．4．5 非阻塞Cache
5．5 減少命中時間
5．5．1 容量小、結(jié)構(gòu)簡單的Cache
5．5．2 虛擬Cache
5．5．3 Cache訪問流水化
5．5．4 蹤跡Cache
5．5．5 Cache優(yōu)化技術(shù)總結(jié)
5．6 并行主存系統(tǒng)
5．6．1 單體多字存儲器
5．6．2 多體交叉存儲器
……
第6章輸入/輸出系統(tǒng)
第7章互連網(wǎng)絡(luò)
第8章多處理機(jī)
第9章機(jī)群系統(tǒng)
第10章多核系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與編程
附錄
參考文獻(xiàn)