计算机体系结构PDF电子书下载

目录 1

1．计算机体系结构的基本概念 1

1.1　现代计算机系统的多级层次结构 1

1.2　计算机的体系结构、组成和实现 4

1.2.1　计算机体系结构 4

1.2.2　计算机组成 6

1.2.3　计算机实现 7

1.2.4　体系结构、组成和实现三者的关系 7

1.3　计算机体系结构和并行性概念的发展 11

1.3.1 Von Neumann型计算机体系结构及其发展 12

1.3.2 非Von Neumann型计算机 17

1.3.3　体系结构中并行性概念的发展 19

1.3.4　频带平衡的概念 27

1.4　计算机系统的分类 28

1.4.1　弗林分类法 29

1.4.2　冯氏分类法 31

习题 32

2.1　引言 35

2．计算机体系结构设计技术 35

2.2　体系结构的设计方法 37

2.2.1　计算机系统的设计方法 37

2.2.2　分级设计 41

2.2.3　试探性设计 42

2.3　体系结构的描述 42

2.3.1　PMS表示法 43

2.3.2　结构表示法ASN 43

2.4.1　数据表示 50

2.4　主要软、硬件界面的确定 50

2.4.2　寻址技术 54

2.4.3　指令系统 60

2.4.4 中断系统 81

2.5　性能评价技术 87

2.5.1　概述 87

2.5.2　确定性模型 88

2.5.3　排队模型 90

2.5.4　模拟模型 93

习题 95

3．存贮器和I/O子系统 99

3.1　存贮器的层次结构 99

3.1.1　单级存贮器的基本矛盾和解决办法 99

3.1.2　存贮器的层次结构和性能参数 101

3.2　虚拟存贮器 104

3.2.1　虚拟存贮器概念 104

3.2.2　程序的局部性与定位 105

3.2.3　页式虚拟存贮器系统 107

3.2.4　段式虚拟存贮系统 121

3.2.5　段页式虚拟存贮系统 123

3.3　高速缓冲存贮器（Cache） 125

3.3.1 Cache的结构原理与特点 125

3.3.2 Cache的地址映象与变换 126

3.3.3　替换算法的硬件实现 133

3.3.4　Cache存贮器的某些性能分析 135

3.4 Cache—主存—辅存三级层次 139

3.5 I/O子系统 140

3.5.1 概述 140

3.5.2 I/O处理机（通道）方式 141

3.5.3 外围处理机方式 145

习题 148

4．标量处理机 153

4.1 一次重迭 153

4.1.1 基本原理和结构 153

4.1.2 一次重迭方式设计中的若干问题 156

4.2　先行控制 161

4.2.1　基本原理和结构 161

4.2.2　先行控制方式设计中的若干问题 164

4.3　多操作部件处理机 169

4.3.1　基本结构 170

4.3.2　多操作部件处理机设计中的若干问题 173

4.4　流水线处理机 178

4.4.1　基本概念 178

4.4.2　流水线结构 188

4.4.3　流水线处理机设计中的若干问题 194

习题 205

5.1.1　水平（横向）处理方式 208

5．向量处理机 208

5.1　向量处理方式 208

5.1.2　垂直（纵向）处理方式 209

5.1.3　分组（纵横）处理方式 210

5.2　银河YH-1向量处理机 211

5.2.1　系统组成 211

5.2.2　中央处理机结构 213

5.2.3 YH—1机的向量处理 220

5.2.4 YH—1系统特点 225

5.3 CDC CYBER—205向量处理机 228

5.3.1 中央处理机结构 229

5.3.2 CYBER-205的向量处理 232

5.4　向量处理机的性能分析 235

5.4.1　向量处理机与标量流水处理机的性能比较 236

5.4.2　不同类型向量处理机的性能分析 237

习题 242

6.1　并行处理机的结构与性能分析 244

6.1.1　并行处理机的典型结构 244

6．并行处理机 244

6.1.2　并行处理机的性能分析 245

6.1.3　并行处理机特点 247

6.2　并行处理机的算法举例 248

6.2.1　阵列处理机简介 248

6.2.2　算法举例 249

6.3　SIMD计算机的互连网络 254

6.3.1　引言 254

6.3.2　基本的互连函数 255

6.3.3　单级互连网络及其特性 259

6.3.4　多级互连网络及其实现 262

6.4　ICL的分布式阵列处理机DAP 267

6.4.1　引言 267

6.4.2　DAP的结构特点 269

6.4.3　处理方式和指令系统 271

6.5 Burroughs科学处理机BSP 272

6.5.1 BSP的设计思想和特性 272

6.5.2 BSP的结构 274

6.5.3 BSP的向量指令及其实现 277

习题 280

7.1 多处理机结构与特点 283

7.1.1 多处理机结构 283

7．多处理机 283

7.1.2 多处理机系统的特点 286

7.2 多处理机系统的硬件组成 287

7.2.1 互连网络 287

7.2.2 处理机特性 296

7.2.3 存贮器组成 297

7.3.1 程序中并行性的发掘 302

7.3 多处理机系统的软件组成 302

7.3.2 多处理机的操作系统 312

7.4 多处理机结构举例 316

7.4.1 C？结构 316

7.4.2 Cmmp结构 319

习题 321

8．计算机体系结构新发展 322

8.1 引言 322

8.2.1 CISC与RISC 323

8.2 缩减指令系统计算机 323

8.2.2 RISC体系结构特点 325

8.2.3 RISC编译程序特点 328

8.3 数据流计算机 331

8.3.1 控制流计算与数据流计算 331

8.3.2 数据流程序图 335

8.3.3 数据结构 338

8.3.4 数据流语言 340

8.3.5 静态数据流计算机体系结构 341

8.3.6 动态数据流计算机体系结构 344

8.4 归约机 347

8.4.1 引言 347

8.4.2 函数式语言 347

8.4.3 归约机的特点与表达式归约 348

8.4.4 图归约机 350

8.4.5 串归约机 353

8.5 展望 355

习题 357