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第1章 计算机系统结构的基本概念1

1.1 计算机系统结构定义2

1.1.1 计算机系统多级层次结构2

1.1.2 计算机系统结构定义3

1.1.3 计算机系统结构、组成与实现三者间的关系5

1.1.4 计算机系统结构的分类6

1.2 计算机系统设计准则9

1.2.1 计算机系统设计的定量原理9

1.2.2 计算机系统设计者的主要任务13

1.2.3 计算机系统设计的主要方法15

1.3 影响计算机系统结构发展的因素16

1.3.1 计算机系统结构的演变16

1.3.2 软件对系统结构的影响18

1.3.3 应用对系统结构的影响21

1.3.4 器件对系统结构的影响22

1.3.5 算法和系统结构23

习题25

第2章 指令系统28

2.1 数据表示28

2.1.1 数据表示与数据结构28

2.1.2 二进制的浮点数据表示28

2.1.3 自定义数据表示38

2.1.4 向量数据表示41

2.2 寻址方式43

2.2.1 按地址寻址方式43

2.2.2 按内容寻址方式47

2.3 指令格式的优化设计48

2.3.1 操作码的优化表示48

2.3.2 地址码的优化表示52

2.4 指令集结构的功能设计53

2.4.1 CISC计算机指令集结构的功能设计53

2.4.2 RISC计算机指令集结构的功能设计55

习题56

3.1.1 输入／输出系统概念59

3.1.2 输入／输出系统的组织59

第3章 输入／输出系统59

3.1 输入／输出系统概述59

3.1.3 输入／输出方式61

3.2 总线62

3.2.1 总线概念62

3.2.2 总线体系结构63

3.2.3 总线的仲裁、定时和数据传送模式64

3.2.4 信息的传送方式67

3.2.6 总线的标准化68

3.2.5 总线的特性、总线线数和数据宽度68

3.3 中断系统69

3.3.1 中断的基本概念69

3.3.2 中断源的分类组织70

3.3.3 中断系统的软硬件功能分配71

3.3.4 中断响应与中断处理72

3.4 通道处理机76

3.4.1 通道概念76

3.4.2 通道工作过程77

3.4.3 通道种类79

3.4.4 通道流量分析81

3.4.5 通道结构的发展84

3.5 外围处理机85

3.5.1 外围处理机的作用85

3.5.2 外围处理机的结构特点85

习题87

第4章 存储系统89

4.1 存储系统基本原理89

4.1.1 访存局部性原理与存储器的层次结构89

4.1.2 存储系统基本原理91

4.2 高速缓冲存储器（Cache）95

4.2.1 Cache基本工作原理和结构96

4.2.2 地址映像与变换方法97

4.2.3 Cache替换算法104

4.2.4 Cache的性能分析107

4.3 主存频带拓宽方法112

4.3.1 并行访问存储器113

4.3.2 交叉访问存储器113

4.4 虚拟存储器116

4.4.1 不同的虚拟存储管理方式117

4.4.2 虚拟存储器的工作原理123

4.4.3 页面替换算法实现135

4.4.4 提高主存命中率的方法142

4.5 三级存储系统145

4.5.1 虚拟地址Cache146

4.5.2 全Cache技术147

4.6 存储系统保护147

习题152

5.1.1 重叠控制的基本思想158

第5章 重叠、流水和向量处理机158

5.1 先行控制方式158

5.1.2 数据相关处理160

5.2 标量流水方式166

5.2.1 流水工作原理及分类166

5.2.2 流水线主要性能及分析168

5.2.3 流水机器的相关处理和控制176

5.2.4 流水机器的调度182

5.3.1 向量的流水处理189

5.3 向量的流水处理与向量流水处理机189

5.3.2 向量流水处理机191

5.4 指令级高度并行的超级处理机198

5.4.1 超标量处理机198

5.4.2 超长指令字处理机200

5.4.3 超流水线处理机201

习题202

6.1 互连网络206

6.1.1 互连函数206

第6章 互连网络与并行处理机206

6.1.2 互连网络分类210

6.1.3 静态互连网络211

6.1.4 动态互连网络分类216

6.1.5 单级网络216

6.1.6 多级网络220

6.2 并行处理机228

6.2.1 并行处理机模型228

6.2.2 并行处理机基本结构228

6.2.3 并行处理机的特点230

6.3 并行处理机实例231

6.3.1 ILLIAC Ⅵ阵列处理机231

6.3.2 BSP阵列处理机233

6.4 并行处理机算法234

习题239

第7章 多处理机241

7.1 多处理机结构模型241

7.1.1 系统结构模型及多处理机系统242

7.1.2 互连结构243

7.1.3 存储器组成246

7.1.4 多处理机系统性能分析253

7.2 多处理机操作系统介绍256

7.2.1 多处理机操作系统的分类256

7.2.2 多处理机操作系统的主要特点257

7.3 程序的并行性258

7.3.1 并行算法258

7.3.2 数据相关分析262

7.3.3 并行程序设计语言264

7.4 多处理机系统的发展经历267

习题268

第8章 现代计算机介绍272

8.1 数据流计算机272

8.1.1 数据驱动概念272

8.1.2 数据流计算机结构274

8.1.3 数据流程序图与数据流语言276

8.1.4 数据流计算机的发展历程279

8.2.1 脉动阵列结构280

8.2 脉动阵列处理机280

8.2.2 阵列处理机运算过程281

8.3 集群介绍284

8.3.1 理想的集群系统结构284

8.3.2 单一系统映像285

8.3.3 集群的分类285

8.3.4 并行编程环境287

8.3.5 集群的特点289

习题290

参考文献292