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第1章 引言1

1．1 什么是CPU1

1．2 一以贯之3

1．3 本书的内容4

1．4 本书的习题与参考文献说明5

第2章 计算机系统结构基础6

2．1 什么是计算机6

2．2 计算机的基本组成7

2．3 计算机系统结构的发展9

2．4 摩尔定律和工艺的发展10

2．5 计算机应用的发展趋势14

2．6 计算机系统结构发展趋势15

2．7 多核结构的发展及其面临的问题18

2．8 衡量计算机的指标21

2．9 性能评价22

2．10 成本评价28

2．11 功耗评价30

2．12 本章小结32

作业32

第3章 二进制与逻辑电路34

3．1 计算机中数的表示34

3．2 MOS管工作原理37

3．3 MOS基本工艺40

3．4 逻辑电路44

3．5 CMOS电路的延迟47

3．6 Verilog语言49

3．7 本章小结52

作业52

第4章 指令系统结构55

4．1 指令系统结构的设计原则55

4．2 影响指令系统结构设计的因素56

4．3 指令系统的分类58

4．4 指令系统的组成部分60

4．5 RISC指令系统结构62

4．6 RISC的发展历史64

4．7 不同RISC指令系统结构的比较65

4．8 本章小结71

作业71

第5章 静态流水线73

5．1 数据通路设计74

5．2 控制逻辑设计75

5．3 时序77

5．4 流水线技术78

5．5 指令相关和流水线冲突81

5．6 流水线的前递（Forwarding）技术84

5．7 流水线和例外86

5．8 多功能部件与多拍操作88

5．9 本章小结90

作业91

第6章 动态流水线99

6．1 影响流水线效率的因素99

6．2 指令调度技术100

6．3 动态调度原理103

6．4 Tomasulo算法106

6．5 例外与动态流水线111

6．6 本章小结119

作业120

第7章 多发射数据通路123

7．1 指令级并行技术123

7．2 保留站的组织124

7．3 保留站和寄存器的关系127

7．4 重命名寄存器的组织129

7．5 乱序执行的流水线通路133

7．6 多发射结构135

7．7 龙芯2号多发射结构简介136

7．8 本章小结138

作业139

第8章 转移预测141

8．1 转移指令141

8．2 程序的转移行为143

8．3 软件方法解决控制相关146

8．4 硬件转移预测技术150

8．5 一些典型商用处理器的分支预测机制157

8．6 本章小结159

作业159

第9章 功能部件162

9．1 定点补码加法器162

9．2 龙芯1号的ALU设计167

9．3 定点补码乘法器171

9．4 本章小结178

作业178

第10章 高速缓存180

10．1 存储层次180

10．2 cache结构182

10．3 cache性能和优化186

10．4 常见处理器的存储层次194

10．5 本章小结196

作业197

第11章 存储管理199

11．1 虚拟存储的基本原理199

11．2 MIPS处理器对虚存系统的支持202

11．3 Linux操作系统的存储管理205

11．4 TLB的性能分析和优化210

11．5 本章小结212

作业212

第12章 多处理器系统214

12．1 共享存储与消息传递系统214

12．2 常见的共享存储系统218

12．3 共享存储系统的指令相关220

12．4 共享存储系统的访存事件次序223

12．5 存储一致性模型224

12．6 cache一致性协议228

12．7 本章小结233

作业233

第13章 实践是最好的课堂235

13．1 龙芯处理器简介235

13．2 硅是检验结构设计的唯一标准239

13．3 设计要统筹兼顾246

13．4 设计要重点突出252

13．5 皮体系结构设计255

13．6 本章小结256

参考文献257

后记260