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第1章 计算机系统结构的基础知识1

1.1 基本要求与难点1

1.1.1 基本要求1

1.1.2 难点1

1.2 知识要点1

1.2.1 计算机系统结构的基本概念1

1.2.2 计算机系统的设计3

1.2.3 计算机系统的性能评测5

1.2.4 计算机系统结构的发展7

1.2.5 计算机系统结构中并行性的发展9

习题11

题解15

第2章 指令系统的设计24

2.1 基本要求与难点24

2.1.1 基本要求24

2.1.2 难点24

2.2 知识要点24

2.2.1 指令系统结构的分类24

2.2.2 寻址方式25

2.2.3 指令系统的设计和优化26

2.2.4 指令系统的发展和改进28

2.2.5 操作数的类型和大小29

2.2.6 MIPS指令系统结构30

习题31

题解35

第3章 流水线技术44

3.1 基本要求与难点44

3.1.1 基本要求44

3.1.2 难点44

3.2 知识要点44

3.2.1 流水线的基本概念44

3.2.2 流水线的性能指标46

3.2.3 非线性流水线的调度48

3.2.4 流水线的相关与冲突48

3.2.5 流水线的实现53

习题56

题解61

第4章 向量处理机74

4.1 基本要求与难点74

4.1.1 基本要求74

4.1.2 难点74

4.2 知识要点74

4.2.1 向量的处理方式74

4.2.2 向量处理机的结构75

4.2.3 提高向量处理机性能的常用技术76

4.2.4 向量处理机的性能评价77

习题78

题解81

第5章 指令级并行性及其开发——硬件方法86

5.1 基本要求与难点86

5.1.1 基本要求86

5.1.2 难点86

5.2 知识要点86

5.2.1 指令级并行的概念87

5.2.2 相关与指令级并行87

5.2.3 指令的动态调度88

5.2.4 动态分支预测技术93

5.2.5 多指令流出技术96

习题99

题解104

第6章 指令级并行的开发——软件方法119

6.1 基本要求与难点119

6.1.1 基本要求119

6.1.2 难点119

6.2 知识要点119

6.2.1 基本指令调度和循环展开119

6.2.2 跨越基本块的静态指令调度121

6.2.3 静态多指令流出：VLIW技术123

6.2.4 显式并行指令计算124

6.2.5 开发更多的指令级并行129

习题132

题解136

第7章 存储系统143

7.1 基本要求与难点143

7.1.1 基本要求143

7.1.2 难点143

7.2 知识要点143

7.2.1 存储系统的层次结构143

7.2.2 Cache基本知识146

7.2.3 降低Cache不命中率151

7.2.4 减少Cache不命中开销154

7.2.5 减少命中时间156

7.2.6 并行主存系统158

7.2.7 虚拟存储器160

习题161

题解166

第8章 输入输出系统177

8.1 基本要求与难点177

8.1.1 基本要求177

8.1.2 难点177

8.2 知识要点177

8.2.1 I/O系统的性能177

8.2.2 I/O系统的可靠性、可用性和可信性178

8.2.3 廉价磁盘冗余阵列RAID178

8.2.4 总线181

8.2.5 通道处理机182

8.2.6 I/O与操作系统186

习题187

题解191

第9章 互连网络197

9.1 基本要求与难点197

9.1.1 基本要求197

9.1.2 难点197

9.2 知识要点197

9.2.1 互连函数198

9.2.2 互连网络的结构参数与性能指标199

9.2.3 静态互连网络201

9.2.4 动态互连网络203

9.2.5 消息传递机制204

习题208

题解213

第10章 多处理机224

10.1 基本要求与难点224

10.1.1 基本要求224

10.1.2 难点224

10.2 知识要点224

10.2.1 引言224

10.2.2 对称式共享存储器系统结构227

10.2.3 分布式共享存储器系统结构230

10.2.4 同步234

10.2.5 同时多线程238

10.2.6 大规模并行处理机MPP240

10.2.7 多处理机实例1：T1241

10.2.8 多处理机实例2：Origin 2000242

习题242

题解244

第11章 多核架构与编程251

11.1 基本要求与难点251

11.1.1 基本要求251

11.1.2 难点251

11.2 知识要点251

11.2.1 多核架构的需求251

11.2.2 多核架构253

11.2.3 基于多核的并行程序设计257

11.2.4 多核编程实例259

习题260

题解260

第12章 机群系统263

12.1 基本要求与难点263

12.1.1 基本要求263

12.1.2 难点263

12.2 知识要点263

12.2.1 机群的基本结构264

12.2.2 机群的特点266

12.2.3 机群的分类266

习题267

题解268

第13章 阵列处理机271

13.1 基本要求与难点271

13.1.1 基本要求271

13.1.2 难点271

13.2 知识要点271

13.2.1 阵列处理机的操作模型和特点271

13.2.2 阵列处理机的基本结构272

13.2.3 阵列处理机实例273

13.2.4 阵列处理机的并行算法举例276

习题277

题解278

第14章 数据流计算机281

14.1 基本要求与难点281

14.1.1 基本要求281

14.1.2 难点281

14.2 知识要点281

14.2.1 数据流计算机的基本原理281

14.2.2 数据流程序图和数据流语言282

14.2.3 数据流计算机结构284

14.2.4 数据流计算机的评价287

习题288

题解289

参考文献294