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第1章 概论1

1．1 现代计算机系统1

1．1．1 现代计算机的构成1

1．1．2 计算机系统的层次结构2

1．2 计算机系统结构3

1．2．1 计算机系统结构的基本概念3

1．2．2 计算机系统结构、组成与实现4

1．2．3 计算机系统结构的分类6

1．3 计算机系统设计8

1．3．1 计算机系统的设计原则8

1．3．2 计算机系统结构设计9

1．4 计算机的性能评价11

1．4．1 CPU性能12

1．4．2 MIPS和MFLOPS13

1．4．3 系统性能测试14

1．5 计算机系统结构的发展16

1．5．1 冯·诺依曼机型及其演变16

1．5．2 系统结构并行技术的发展18

1．5．3 影响计算机系统结构的因素19

习题21

2．1．1 存储系统的形成25

2．1 存储系统概述25

第2章 存储系统25

2．1．2 存储系统的层次结构26

2．1．3 存储系统的局部性、包含性、一致性28

2．2 并行存储器28

2．2．1 多体并行访问存储器29

2．2．2 多体并行交叉访问存储器30

2．3 高速缓冲存储器(Cache)35

2．3．1 高速缓冲存储器的功能、结构与工作原理35

2．3．2 地址映象与转换37

2．3．3 替换策略42

2．3．4 Cache的写操作45

2．3．5 Cache性能分析47

2．3．6 Cache的实用举例49

2．4 虚拟存储器51

2．4．1 概述51

2．4．2 虚拟存储器的管理方式52

2．4．3 虚拟存储器的工作过程58

2．4．4 页面替换策略60

2．4．5 虚拟存储器的性能分析62

2．5 存储保护63

2．5．1 存储保护的方式63

2．5．2 虚拟存储器与存储保护举例65

习题67

第3章 输入输出系统73

3．1 概述73

3．1．1 什么是输入输出系统73

3．1．2 输入输出系统的特点74

3．2 输入输出系统工作原理75

3．2．1 I/O系统的结构75

3．2．2 I/O系统的逻辑组成及工作原理75

3．2．3 总线技术77

3．3．1 通道的功能83

3．3 通道处理机83

3．3．2 通道的逻辑组成与工作过程84

3．3．3 通道指令与通道程序86

3．3．4 输入输出指令89

3．3．5 输入输出中断90

3．3．6 通道的种类及流量分析90

3．4 输入输出处理机95

3．4．1 输入输出处理机的功能95

3．4．2 输入输出处理机系统举例95

习题96

4．1．1 计算机指令系统的设计过程和要求99

4．1 概述99

第4章 数据表示和指令系统99

4．1．2 指令系统发展改进的两种途径CISE，RISC100

4．2 数据类型和数据表示100

4．2．1 数据类型100

4．2．2 基本数据表示101

4．2．3 二进制的定点、浮点数据表示102

4．2．4 自定义数据表示和向量数据表示103

4．3 指令系统设计原理109

4．3．1 指令格式和指令系统的分类109

4．3．2 寻址技术112

4．3．3 指令系统功能设计113

4．3．4 指令格式的优化114

4．3．5 指令系统的执行和优化121

4．4 RISC计算机128

4．4．1 RISC计算机设计原理128

4．4．2 RISC计算机体系结构和指令系统131

4．4．3 RISC的主要技术133

4．4．4 RISC计算机举例136

4．4．5 RISC计算机的发展141

习题142

5．1．1 处理器结构改进及并行重叠引入144

5．1．2 CPU处理器的工作方式144

5．1 概述144

第5章 流水线处理技术144

5．2 流水线工作方式146

5．2．1 流水线处理概念和特点146

5．2．2 流水线的分级和分类148

5．2．3 流水线举例149

5．2．4 流水线性能分析计算154

5．2．5 流水线设计技术162

5．3 流水线调度169

5．3．1 流水线调度方法169

5．3．2 非线性流水线调度173

5．4 流水处理中指令并行性进一步开发175

5．4．1 超级标量计算机175

5．4．2 超长指令字计算机177

5．4．3 超级流水线计算机178

5．4．4 超标量超流水线计算机178

5．4．5 奔腾系列处理器流水处理举例180

5．5 向量的流水处理183

5．5．1 向量处理方式183

5．5．2 向量处理机的结构184

5．5．3 改进向量处理机性能的方法187

5．5．4 向量处理机的性能190

习题193

6．1 概述197

6．1．1 并行性概念197

6．1．2 并行的等级和分类197

第6章 并行处理技术和多处理机197

6．1．3 并行处理的应用200

6．2 并行处理技术及发展200

6．2．1 并行处理技术200

6．2．2 并行处理中需研究的课题203

6．3 SIMD并行处理机204

6．3．1 SIMD并行处理机的基本构成204

6．3．2 SIMD并行处理机算法211

6．4．1 概述216

6．4 多处理机结构216

6．4．2 共享存储型多处理机217

6．4．3 分布存储型多计算机结构221

6．4．4 多处理机发展222

6．5 多处理机高速缓冲存储器(Cache)一致性222

6．6 并行处理软件225

6．6．1 并行条件225

6．6．2 程序并行性226

6．6．3 并行程序设计语言及其实现方法229

6．6．4 并行处理操作系统234

6．7．1 MPP大规模并行处理机系统238

6．7 多处理计算机系统举例238

6．7．2 我国研制的曙光1000大规模并行计算机系统240

6．7．3 SMP共享存储型多处理机244

6．7．4 机群系统248

习题252

第7章 互连网络255

7．1 概述255

7．1．1 互连网络概念255

7．1．2 互连网络的特性和网络传输性能参数255

7．2．1 互连函数的表示258

7．2 基本互连网函数及表示258

7．2．2 几种基本的互连函数259

7．3 互连网结构262

7．3．1 几种单级互连网262

7．3．2 基本的循环互连网和多级互连网265

7．3．3 互连网络的设计特性268

7．3．4 网络拓扑结构269

7．3．5 互联网其他分类271

7．4 互连网通信模式和消息传递272

7．4．1 互连网通信模式272

7．4．2 互连网中的消息传递机制273

7．5．1 总线结构277

7．5 多处理机互连网举例277

7．5．2 交叉开关网络279

7．5．3 多端口存储器281

7．5．4 多级互连网282

习题284

第8章 非冯·诺依曼计算机结构286

8．1 四种驱动方式计算机模型286

8．1．1 控制驱动模型286

8．1．2 数据驱动模型287

8．1．3 需求驱动模型287

8．1．4 模式匹配驱动288

8．2．1 数据流计算机工作原理289

8．2 数据流计算机289

8．2．2 数据流程序图和数据流语言291

8．2．3 数据流计算机的性能分析296

8．2．4 数据流计算机结构298

8．3 按需求驱动的归约机303

8．3．1 函数式程序设计语言303

8．3．2 函数式语言的归约机结构303

8．4 人工智能计算机306

8．4．1 人工智能计算特征306

8．4．2 人工智能计算机分类306

习题307