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第一章　系统结构引论 1

1.1　计算机基本结构 1

1.1.1　冯·诺依曼型计算机 1

1.1.2　多级层次结构 3

1.2　计算机系统结构、组成和实现 4

1.2.1　系统结构 4

1.2.2　组成和实现 4

1.2.3　系统结构、组成和实现之间的关系 5

1.3　系统结构的发展 5

1.3.1　冯·诺依曼结构的改进 5

1.3.2　系统结构发展的基本途径与因素 6

1.3.3　高性能和并行处理机的发展 8

1.3.4　非冯·诺依曼型计算机的发展 9

习题一 9

第二章　存储系统设计 11

2.1　存储系统设计原理 11

2.1.1　存储器在计算机中的地位 11

2.1.2　存储系统的层次结构 11

2.1.3　存储器访问的局部性 13

2.1.4　存储系统的命中率 14

2.2　并行主存系统 16

2.2.1　并行主存系统结构及一般工作原理 16

2.2.2　并行主存系统模数的确定 17

2.2.3　并行主存系统访问周期的控制 18

2.3　高速缓冲存储器（Cache） 19

2.3.1 Cache的结构与基本特性 19

2.3.2 Cache的地址映像 21

2.3.3 Cache的替换算法 25

2.3.4 Cache的透明性与写入策略 26

2.3.5 长城386计算机的Cache 28

2.4 存储管理 34

2.4.1　主存的分区管理 34

2.4.2　主存的页式管理 35

2.4.3　主存的段式管理 36

2.4.4　段页式管理 36

2.5　虚拟存储器 36

2.5.1　IBM 370系统的虚拟存储器 38

2.5.2　VAX-11计算机虚拟存储器 40

2.5.3　加快地址变换速度的硬件 44

2.5.4　长城386计算机的虚拟存储器 46

2.5.5　缺页及缺页处理 50

2.5.6　虚拟存储器工作过程 52

2.5.7　Sun—3虚拟存储器 52

2.6　Cache—主存—辅存三级存储层次 55

2.7　存储保护及控制 56

2.7.1　工作状态的保护 56

2.7.2　存储区域的保护 56

2.7.3　访问方式保护 59

2.7.4　主存控制部件 59

2.8　相联存储器 61

2.8.1 存储器信息访问方式 61

2.8.2　相联存储器 62

习题二 63

第三章　输入输出系统 65

3.1　输入输出系统基本概念 65

3.1.1　计算机系统与输入输出的关系 66

3.1.2　I/O处理方式的发展阶段 66

3.2　程序控制输入输出 68

3.3　中断驱动输入输出 69

3.4　直接存储器访问 69

3.4.1 DMA的基本原理 70

3.4.2 DMA工作过程 71

3.4.3 DMA在计算机系统中的布局 71

3.4.4 80386微处理机的DMA 74

3.5 输入输出通道 75

3.5.1 输入输出通道基本原理 75

3.5.2 通道种类与通道流量 79

3.5.3 通道工作过程举例 81

3.6 总线系统 83

3.6.1 总线的作用、结构与类型 83

3.6.2 总线的同步与控制 84

3.6.3 总线的判优与仲裁 87

3.6.4　总线标准 91

3.6.5 IBM PS/2微通道结构 93

3.7 虚拟I/O方式 94

3.8 外围处理机（PPU）的I/O系统 94

习题三 96

第四章　指令系统设计与寻址方式 98

4.1　数据表示 98

4.1.1　数据表示及其确定 98

4.1.2　浮点数表示 99

4.1.3　带标志符的数据表示 100

4.1.4　向量数据表示 103

4.2　寻址方式 103

4.2.1　寻址方式 103

4.2.2　地址变换 106

4.3　指令系统设计及简化 107

4.3.1　指令格式设计及其优化表示 107

4.3.2 CISC型指令系统及其优化实现 108

4.3.3 RISC型指令系统与简化 113

习题四 115

第五章 处理机系统 116

5.1 计算机系统的分类 116

5.2 流水方式 118

5.2.1 流水控制方式 118

5.2.2 流水线的主要性能 124

5.2.3 流水相关处理及控制机构 129

5.2.4 流水线计算机举例 134

5.3　向量处理机 143

5.3.1　向量流水处理的条件和基本要求 144

5.3.2 向量处理机的结构 145

5.3.3　提高向量处理速度的技术 147

5.3.4　向量化编译程序 149

5.4　附加式数组处理机 149

5.4.1　数组处理机的组成 149

5.4.2　数组处理机的应用 152

5.5　简化指令系统计算机 152

5.5.1 RISC基本技术 152

5.5.2 RISC技术的发展和应用 156

5.5.3 SUN SPARC 157

5.5.4 MIPS R2000 158

5.6 超级标量计算机、超长指令字和超级流水计算机 161

5.6.1　操作并行性的概念 161

5.6.2　超级标量计算机 163

5.6.3　超长指令字计算机 165

习题五 166

第六章　多处理机系统 168

6.1　多处理机的并行性 168

6.1.1　高度并行的计算机系统 168

6.1.2　多处理机系统的结构特点 169

6.2　SIMD并行处理机 171

6.2.1　并行处理机的原理和结构特点 171

6.2.2　ILLIAC IV并行处理机 172

6.2.3　MPP并行处理机 174

6.2.4　相联处理机 175

6.3　多处理机系统的耦合度 178

6.4　紧耦合多处理机系统 179

6.4.1 同构型或异构型多处理机 180

6.4.2　Cache的一致性 180

6.4.3 Stratus连续处理计算机系统 182

6.4.4 STARLET多机系统 182

6.5 互连网络 185

6.5.1　互连网络的特征 185

6.5.2　多计算机系统的互连网络 185

6.5.3　紧耦合多处理机的互连网络 187

6.6　通用计算机构成的共享存储器的多处理机系统 193

6.6.1 IBM 370系列多处理机 193

6.6.2 IBM 3033多处理机 194

6.7 容错计算机 195

6.7.1 松耦合多处理机构成的容错计算机 195

6.7.2 紧耦合多处理机构成的容错计算机 197

6.7.3 Tandem“不停顿”系统 197

6.7.4 Stratus容错计算机 198

6.8 多处理机操作系统 200

习题六 201

第七章　非冯·诺依曼型计算机 202

7.1　面向对象程序设计的计算机 202

7.1.1　面向对象的程序设计 202

7.1.2　面向对象的程序设计语言的计算机结构 204

7.2　数据流计算机 206

7.2.1　关于数据驱动的概念和数据流计算机基本原理 206

7.2.2　数据流程序图及其语言 209

7.2.3　数据流计算机的结构 214

7.2.4　数据流机的问题 219

7.3　面向函数程序设计的归约机 220

7.3.1　函数式程序设计语言 220

7.3.2　面向函数程序设计的归约机 221

7.4　智能信息处理与智能计算机 225

7.4.1　智能信息处理与智能机 225

7.4.2　智能机的基本结构 226

7.4.3　智能程序设计语言 228

习题七 229

参考文献 230