基本信息
書號：7-113-11427
套系名稱：21世紀高等院校規劃教材
出版單位：中國鐵道出版社
內容簡介
全書共分為9章，分別介紹了計算機系統的層次結構、類型、性能分析方法及其發展過程，計算機中數據的類型與表示、指令系統的設計思想以及CISC與RISC計算機的性能比較，存儲器體系結構的基本原理、虛擬存儲器、Cache及其管理模式，互連網路的作用、設計準則、類型、結構、互連函式以及訊息傳輸方式，並行處理機的基本概念、並行存儲器無衝突訪問以及脈動陣列機的組成與工作原理，多處理機的基本結構、多處理機中的並行處理技術、Cache的一致性以及並行處理技術的發展趨勢，數據流計算機、歸約機以及人工智慧計算機的基本原理、實現方法以及計算機的最新發展思路。本書適合作為高等院校計算機科學與技術專業本科教材。
圖書目錄
第1章 計算機系統結構的基本概念 1
1.1 計算機系統結構的發展史 1
1.2 計算機系統結構的定義 3
1.2.1 計算機系統的層次結構 3
1.2.2 計算機系統結構的內涵 4
1.2.3 計算機系統的組成與實現 5
1.3 計算機系統結構的類型 7
1.3.1 按“流”分類 7
1.3.2 按“並行級”和“流水線”分類 9
1.3.3 馮氏分類法 10
1.4 計算機系統性能分析 11
1.4.1 定量分析法 11
1.4.2 CPU性能分析 12
1.4.3 MIPS與MFLOPS指標 13
1.4.4 性能測試結果的統計與比較 15
1.5 計算機系統結構的發展過程 17
1.5.1 計算機系統結構的演變過程 17
1.5.2 軟體對計算機系統結構發展的影響 19
1.5.3 套用需求對計算機系統結構發展的影響 23
1.5.4 器件對計算機系統結構發展的影響 23
1.5.5 算法對計算機系統結構發展的影響 25
1.6 計算機系統的成本、性能與價格 25
1.6.1 計算機系統的成本與價格 25
1.6.2 計算機系統的性能與價格 26
練習與思考 27
第2章 數據的表示與指令系統設計 30
2.1 數據類型與表示 30
2.1.1 數據類型 30
2.1.2 數據表示 31
2.1.3 定點數與浮點數 32
2.1.4 向量數據表示 35
2.1.5 自定義數據表示 37
2.2 指令系統設計 39
2.2.1 指令系統的發展及其風格 39
2.2.2 指令系統的設計要求與分類 40
2.2.3 地址分配與定址方式 42
2.2.4 按內容定址方式 45
2.2.5 指令格式與最佳化設計 47
2.2.6 指令系統結構舉例 52
2.3 CISC計算機和RISC計算機 54
2.3.1 CISC計算機的特點 54
2.3.2 RISC計算機的特點與風格 55
2.3.3 CISC計算機和RISC計算機性能比較 56
2.3.4 RISC計算機中的新技術 59
2.3.5 RISC計算機指令系統實例分析 62
練習與思考 64
第3章 存儲器體系結構 65
3.1 概述 65
3.1.1 存儲器的層次結構 65
3.1.2 基本概念與性能參數 66
3.1.3 多體並行存儲器 68
3.1.4 磁碟陣列 70
3.2 高速緩衝存儲器（Cache） 74
3.2.1 Cache的基本概念 74
3.2.2 Cache的組成與工作原理 74
3.2.3 地址映像與變換 75
3.2.4 Cache置換策略與主存更新方法 79
3.2.5 Cache性能分析 84
3.3 虛擬存儲器 86
3.3.1 虛擬存儲器的基本概念 86
3.3.2 虛擬存儲器的管理方式 88
3.3.3 虛擬地址快速變換法 93
3.3.4 置換策略 94
3.3.5 虛擬存儲器管理舉例 95
3.4 存儲器保護措施 98
練習與思考 100
第4章 標量流水線技術 102
4.1 概述 102
4.1.1 控制流及其改變 102
4.1.2 程式執行過程中的重疊操作與先行控制 103
4.2 標量流水線工作原理 106
4.2.1 標量流水線工作原理 106
4.2.2 標量流水線分類 107
4.2.3 流水線性能分析 108
4.2.4 流水線中的主要障礙 111
4.2.5 流水線的實現與控制 118
4.2.6 流水線的動態調度 120
4.3 指令級流水線 124
4.3.1 指令級流水線概述 124
4.3.2 超級標量流水線 125
4.3.3 超長指令字 127
4.3.4 展開循環體後調度 130
4.3.5 軟體流水法 131
4.3.6 超級流水機舉例 132
練習與思考 133
第5章 向量流水與向量處理機 136
5.1 向量流水的概念與工作原理 136
5.1.1 向量流水的概念與特點 136
5.1.2 向量處理機的基本組成 137
5.1.3 向量啟動時間與結果流出時間 138
5.1.4 向量操作長度控制與向量訪問步長 139
5.2 向量處理與增強向量處理性能的方法 141
5.2.1 向量處理方法 141
5.2.2 增強向量處理性能的方法 142
5.3 向量處理性能的評價參數與評價方法 147
5.3.1 機器向量長度與向量流水處理時間 147
5.3.2 向量流水操作中處理時間及速率與向量長度的關係 148
5.3.3 向量流水處理中與向量長度有關的參數 149
5.4 向量化編譯技術 150
5.5 向量處理機舉例 151
5.5.1 多向量多處理機CRAY Y-MP 816 151
5.5.2 C-90處理機 152
練習與思考 152
第6章 互連網路 155
6.1 互連網路的基本概念 155
6.1.1 互連網路的功能與特徵 155
6.1.2 互連函式 158
6.2 靜態互連網路 161
6.2.1 靜態互連網路結構 161
6.2.2 靜態互連網路特性 164
6.3 動態互連網路 165
6.3.1 匯流排互連方式 165
6.3.2 交叉開關互連方式 167
6.3.3 多級網路互連方式 167
6.4 訊息傳送與控制 174
6.4.1 訊息尋徑方式 175
6.4.2 虛擬通道與死鎖 177
6.4.3 流控制策略 178
練習與思考 180
第7章 並行處理技術與陣列機原理 182
7.1 並行處理技術 182
7.1.1 並行處理的基本概念 182
7.1.2 並行性的開發途徑 183
7.2 SIMD陣列機 184
7.2.1 SIMD陣列機的基本結構 184
7.2.2 陣列機並行算法 186
7.2.3 SIMD陣列機的特點 189
7.2.4 並行存儲器無衝突訪問 190
7.2.5 典型SIMD陣列機舉例 192
7.3 脈動陣列機 195
7.3.1 脈動陣列機的組成原理 195
7.3.2 面向特定算法的脈動陣列機的結構形式 197
7.3.3 通用脈動陣列機的結構 199
練習與思考 201
第8章 多處理機 202
8.1 多處理機的基本結構與類型 202
8.1.1 緊耦合多處理機 202
8.1.2 松耦合多處理機 204
8.1.3 多處理機中Cache的一致性 206
8.2 並行多處理機技術 207
8.2.1 程式並行性分析 207
8.2.2 並行程式設計語言 209
8.2.3 多處理機作業系統 211
8.2.4 多處理機調度策略 212
8.3 並行多處理機的發展趨勢 214
8.3.1 大規模並行處理機 214
8.3.2 MPP機舉例 216
8.3.3 共享存儲器型多處理機 220
8.3.4 並行向量多處理機 226
8.3.5 機群 227
練習與思考 232
第9章 計算機體系結構的發展 234
9.1 數據流計算機 234
9.1.1 數據驅動原理 234
9.1.2 數據流計算機模型 235
9.1.3 數據流程式圖與數據流語言 237
9.1.4 數據流計算機舉例 240
9.2 歸約機 244
9.2.1 歸約方式 244
9.2.2 函式式程式設計語言 245
9.2.3 面向函式式程式設計語言的歸約機 247
9.3 人工智慧計算機的研究與發展 249
9.3.1 人工智慧計算特徵 250
9.3.2 並行推理機 251
9.3.3 資料庫機與知識庫機 252
9.3.4 模糊控制器與人工神經網路 258
練習與思考 265
參考文獻 266
