計算機體系結構（普通高等教育十五國家級規(guī)劃教材）

第1章計算機體系結構的基本概念
1.1引言
1.2計算機體系結構的概念
1.2.1計算機系統(tǒng)中的層次概念
1.2.2計算機體系結構
1.2.3計算機組織和計算機實現(xiàn)技術
1.3計算機體系結構的發(fā)展
1.3.1存儲程序計算機體系結構及其發(fā)展
1.3.2計算機的分代和分型
1.3.3應用需求的發(fā)展
1.3.4計算機實現(xiàn)技術的發(fā)展
1.3.5技術的挑戰(zhàn)和體系結構的生命周期
1.4影響計算機體系結構的成本和價格因素
1.4.1計算機系統(tǒng)的成本和價格
1.4.2時間因素
1.4.3集成電路的成本
1.5定量分析技術基礎
1.5.1計算機性能的評測
1.5.2測試程序
1.5.3性能設計和評測的基本原則
1.5.4CPU的性能
1.6計算機體系結構中并行性的發(fā)展
1.6.1并行性概念
1.6.2提高并行性的技術途徑
1.6.3并行計算的應用需求
1.7小結
習題1
第2章計算機指令集結構設計
2.1指令集結構的分類
2.1.1指令集結構的分類
2.1.2通用寄存器型指令集結構分類
2.2尋址技術
2.3指令集結構的功能設計
2.3.1CISC指令集結構的功能設計
2.3.2RISC指令集結構的功能設計
2.3.3控制指令
2.4操作數(shù)的類型.表示和大小
2.5指令集格式的設計
2.5.1尋址方式的表示方法
2.5.2指令集格式的選擇
2.6DLX指令集結構
2.6.1DLX指令集結構
2.6.2DLX指令集結構效能分析
2.7小結
習題2
第3章流水線技術
3.1流水線的基本概念
3.1.1流水線的基本概念
3.1.2流水線的分類
3.2DLX的基本流水線
3.2.1DLX的一種簡單實現(xiàn)
3.2.2基本的DLX流水線
3.2.3流水線性能分析
3.3流水線中的相關
3.3.1流水線的結構相關
3.3.2流水線的數(shù)據(jù)相關
3.3.3流水線的控制相關
3.4MIPSR4000流水線計算機
簡介
3.4.1MIPSR4000整型流水線
3.4.2MIPSR4000浮點流水線
3.5向量處理機
3.5.1向量處理方式和向量處理機
3.5.2提高向量處理機性能的主要技術
3.5.3向量處理機的性能評價
3.6小結
習題3
第4章指令級并行
4.1指令級并行的概念
4.1.1循環(huán)展開調(diào)度的基本方法
4.1.2相關性
4.2指令的動態(tài)調(diào)度
4.2.1動態(tài)調(diào)度的原理
4.2.2動態(tài)調(diào)度算法之一：記分牌
4.2.3動態(tài)調(diào)度算法之二：Tomasulo算法
4.3控制相關的動態(tài)解決技術
4.3.1分支預測緩沖
4.3.2分支目標緩沖
4.3.3基于硬件的前瞻執(zhí)行
4.4多指令流出技術
4.4.1靜態(tài)超標量技術
4.4.2動態(tài)多指令流出技術
4.4.3超長指令字技術
4.4.4多流出處理器受到的限制
4.5小結
習題4
第5章存儲層次..
5.1存儲器的層次結構
5.1.1從單級存儲器到多級存儲器
5.1.2存儲層次的性能參數(shù)
5.1.3“Cachc—主存”和“主存—輔存”層次
5.1.4存儲層次的4個問題
5.2Cache基本知識
5.2.1映象規(guī)則
5.2.2查找方法
5.2.3替換算法
5.2.4寫策略
5.2.5Cache的結構
5.2.6Cachc性能分析
5.2.7改進Cache性能
5.3降低Cache失效率的方法
5.3.1增加Cache塊大小
5.3.2提高相聯(lián)度
5.3.3VictimC9che
5.3.4偽相聯(lián)Cachc
5.3.5硬件預取技術
5.3.6由編譯器控制的預取
5.3.7編譯器優(yōu)化
5.4減少Cache失效開銷
5.4.1讓讀失效優(yōu)先于寫
5.4.2子塊放置技術
5.4.3請求字處理技術
5.4.4非阻塞Cache技術
5.4.5采用兩級Cache
5.5減少命中時間
5.5.1容量小.結構簡單的Cache
5.5.2虛擬Cache
5.5.3寫操作流水化
5.5.4Cache優(yōu)化技術總結
5.6主存
5.7虛擬存儲器
5.7.1虛擬存儲器基本原理
5.7.2快表
5.8進程保護和虛存實例
5.8.1進程保護
5.8.2頁式虛存舉例：AlphaAXP的存儲管理和21064的TLB
5.9A1phaAXP21064存儲層次
5.10小結
習題5
第6章輸入/輸出系統(tǒng)
6.1引言
6.1.1I/O系統(tǒng)性能與CPU性能
6.1.2I/O系統(tǒng)的可靠性
6.2外部存儲設備
6.2.1磁盤設備
6.2.2F1ash存儲器
6.2.3磁帶設備
6.2.4光盤設備
6.3可靠性.可用性和可信性
6.4廉價磁盤冗余陣列RAID
6.4.1RAID0
6.4.2RAID1
6.4.3RAID2
6.4.4RAID3
6.4.5RAID4
6.4.6RAID5
6.4.7RAID6
6.4.8RAID7
6.4.9RAID的實現(xiàn)與發(fā)展
6.5I/O設備與CPU和存儲器的連接
6.5.1總線
6.5.2設備的連接
6.5.3通道
6,6I/O系統(tǒng)性能分析
6.6.1I/O性能與系統(tǒng)響應時間
6.6.2Little定律
6.6.3M/M/1排隊系統(tǒng)
6.6.4M/M/m排隊系統(tǒng)
6.7I/O與操作系統(tǒng)
6.7.1DMA和虛擬存儲器
6.7.2I/O和Csche數(shù)據(jù)一致性
6.7.3異步I/O
6.7.4塊服務器和文件服務器
6.8小結
習題6
第7章多處理機
7.1引言
7.1.1并行計算機體系結構的分類
7.1.2通信模型和存儲器的結構模型
7.1.3并行處理面臨的挑戰(zhàn)
7.2對稱式共享存儲器體系結構
7.2.1多處理機Cache一致性
7.2.2實現(xiàn)一致性的基本方案
7.2.3監(jiān)聽協(xié)議及其實現(xiàn)
7.3分布式共享存儲器體系結構
7.3.1基于目錄的Cache一致性
7.3.2目錄協(xié)議及其實現(xiàn)
7.4互連網(wǎng)絡
7.4.1互連網(wǎng)絡的性能參數(shù)
7.4.2靜態(tài)連接網(wǎng)絡
7.4.3動態(tài)連接網(wǎng)絡
7.5同步
7.5.1基本硬件原語
7.5.2用一致性實現(xiàn)鎖
7.5.3同步性能問題
7.5.4大規(guī)模機器的同步
7.6同時多線程
7.6.1將線程級并行轉換為指令級并行
7.6.2同時多線程處理器的設計
7.6.3同時多線程的性能
7.7多處理機實例
7.8小結
習題7
主要參考文獻...