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第1章 计算机系统结构的基础知识及并行性开发1

1.1计算机系统的层次结构1

1.2计算机系统结构、计算机组成和计算机实现2

1.2.1计算机系统结构的定义和内涵2

1.2.2计算机组成和计算机实现的定义和内涵3

1.2.3计算机系统结构、组成、实现的相互关系与影响5

1.3计算机系统的软硬件取舍、性能评测及定量设计原理7

1.3.1软、硬件取舍的基本原则7

1.3.2计算机系统的性能评测及定量设计原理8

1.3.3计算机系统设计的主要任务和方法13

1.4软件、应用、器件的发展对系统结构的影响15

1.4.1软件发展对系统结构的影响15

1.4.2应用发展对系统结构的影响20

1.4.3器件发展对系统结构的影响22

1.5系统结构中的并行性开发及计算机系统的分类23

1.5.1并行性的概念与开发23

1.5.2计算机系统的分类26

习题128

第2章 数据表示、寻址方式与指令系统30

2.1数据表示30

2.1.1数据表示与数据结构30

2.1.2高级数据表示31

2.1.3引入数据表示的原则36

2.1.4浮点数尾数基值大小和下溢处理方法的选择36

2.2寻址方式43

2.2.1寻址方式的3种面向43

2.2.2寻址方式在指令中的指明44

2.2.3程序在主存中的定位技术44

2.2.4物理主存中信息的存储分布46

2.3指令系统的设计和优化47

2.3.1指令系统设计的基本原则47

2.3.2指令操作码的优化48

2.3.3指令字格式的优化51

2.4指令系统的发展和改进55

2.4.1两种途径和方向（CISC和RISC）55

2.4.2按CISC方向发展和改进指令系统55

2.4.3按RISC方向发展和改进指令系统60

习题266

第3章 存储、中断、总线与I/O系统68

3.1存储系统的基本要求和并行主存系统68

3.1.1存储系统的基本要求68

3.1.2并行主存系统69

3.2中断系统72

3.2.1中断的分类和分级72

3.2.2中断的响应次序与处理次序74

3.2.3中断系统的软、硬件功能分配76

3.3总线系统77

3.3.1总线的分类77

3.3.2总线的控制方式78

3.3.3总线的通信技术80

3.3.4数据宽度与总线线数82

3.4输入/输出系统83

3.4.1输入/输出系统概述83

3.4.2通道处理机的工作流量和流量设计84

3.4.3外围处理机90

习题391

第4章 存储体系93

4.1基本概念93

4.1.1存储体系及其分支93

4.1.2存储体系的构成依据94

4.1.3存储体系的性能参数94

4.2虚拟存储器95

4.2.1虚拟存储器的管理方式95

4.2.2页式虚拟存储器的构成100

4.2.3页式虚拟存储器实现中的问题109

4.3高速缓冲存储器113

4.3.1工作原理和基本结构113

4.3.2地址的映像与变换115

4.3.3 Cache存储器的LRU替换算法的硬件实现121

4.3.4 Cache存储器的透明性及性能分析122

4.4三级存储体系125

4.5存储系统的保护127

习题4130

第5章 标量处理机134

5.1重叠方式134

5.1.1重叠方式与一次重叠134

5.1.2相关处理136

5.2流水方式141

5.2.1基本概念141

5.2.2标量流水线的主要性能145

5.2.3标量流水线的相关处理和控制机构149

5.3指令级高度并行的超级处理机159

5.3.1超标量处理机160

5.3.2超长指令字处理机161

5.3.3超流水线处理机162

5.3.4超标量超流水线处理机162

习题5162

第6章 向量处理机166

6.1向量的流水处理与向量流水处理机166

6.1.1向量的处理和向量的流水处理166

6.1.2向量流水处理机的结构举例167

6.1.3通过并行、链接提高性能168

6.1.4提高向量流水处理速度的其他办法170

6.2阵列处理机的原理173

6.2.1阵列处理机的构形和特点173

6.2.2 ILLIAC Ⅳ的处理单元阵列结构174

6.2.3 ILLIAC Ⅳ的并行算法举例175

6.3 SIMD计算机的互连网络178

6.3.1互连网络的设计目标与互连函数178

6.3.2互连网络应抉择的几个问题179

6.3.3基本的单级互连网络180

6.3.4基本的多级互连网络182

6.3.5全排列网络188

6.4共享主存构形的阵列处理机中并行存储器的无冲突访问189

6.5脉动阵列流水处理机191

6.5.1脉动阵列结构的原理191

6.5.2通用脉动阵列结构193

习题6194

第7章 多处理机197

7.1多处理机的概念、问题和硬件结构197

7.1.1多处理机的基本概念和要解决的技术问题197

7.1.2多处理机的硬件结构198

7.2紧耦合多处理机多Cache的一致性问题207

7.3多处理机的并行性和性能209

7.3.1并行算法209

7.3.2程序并行性的分析211

7.3.3并行语言与并行编译213

7.3.4多处理机的性能217

7.4多处理机的操作系统218

7.5多处理机的发展220

习题7224

第8章 数据流计算机和归约机226

8.1数据流计算机226

8.1.1数据驱动的概念226

8.1.2数据流程图和语言228

8.1.3数据流计算机的结构232

8.1.4数据流计算机存在的问题232

8.1.5数据流计算机的进展233

8.2归约机234

习题8236

附录A各章内容提要、知识点、重点和难点237

附录B各章习题解答244

参考文献275