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第一章 绪论 1

1.1 计算机系统结构 1

1.1.1 计算机系统层次结构 1

前言页 1

1.1.2 计算机系统结构定义 3

1.1.3 计算机组成与实现 3

1.1.4 计算机系统结构的发展 4

1.1.5 计算机系统结构的分类 5

1.2 技术和系统结构 8

1.3 系统结构的评价标准 9

1.3.1 成本指标 9

1.3.2 硬件考虑 10

1.4 高性能技术 12

1.4.1 价格对系统结构的影响 12

1.4.2 应用对系统结构的影响 13

1.4.4 技术的发展对价格的影响 14

1.4.3 VLSI对系统结构的影响 14

1.4.5 算法和系统结构 16

第二章 存储系统设计 18

2.1 利用程序本身的特性 19

2.2 Cache存储器 22

2.2.1 Cache基本结构 22

2.2.2 Cache设计 24

2.2.3 Cache分析 28

2.2.4 Cache替换算法 39

2.2.5 在Cache中的进程足迹 43

2.2.6 Cache写操作 48

2.3 虚拟存储器 50

2.3.1 虚拟存储器结构 51

2.3.2 虚拟存储器的地址变换 53

2.3.3 分段存储系统 57

2.3.4 替换算法 58

2.3.5 缓冲对虚拟存储系统性能的影响 62

第三章 流水线计算机设计技术 66

3.1 流水线设计原理 66

3.2 流水线计算机中的存储器结构 73

3.3 流水线计算机的性能 74

3.4 流水线中段的控制方法 78

3.4.1 多功能流水线的设计 78

3.4.2 冲突向量和流水线控制 80

3.4.3 流水线的最佳性能 83

3.4.4 利用延迟线改善性能 85

3.4.5 清除互锁 89

3.5 流水线技术的开发 90

3.5.1 条件转移 90

3.5.2 内部定向和推迟指令 93

3.5.3 具有Cache存储器和虚拟存储器的机器 98

3.5.4 RISC结构 100

4.1 大型数值问题的分类 103

第四章 数值应用问题的特征 103

4.1.1 连续模型 104

4.1.2 粒子模型 105

4.2 高性能计算机设计中的限制条件 107

4.3 连续模型的系统结构 108

4.4 连续模型的算法 112

4.4.1 宇宙立方体结构 113

4.4.2 数据流需求 113

4.4.3 并行解法 116

4.4.4 递归加倍法与循环归约法 119

4.5 混洗 122

4.5.1 混洗互连模式 122

4.5.2 全混洗的应用 125

4.6 连续模型的结构向何处发展 130

第五章 向量计算机 132

5.1 向量处理的基本概念 132

5.1.1 什么是向量处理 132

5.1.2 向量处理方式 133

5.2 一般的向量处理机 134

5.2.1 多存储器模块 136

5.2.2 中间存储器 140

5.3 数值算法的存取模式 143

5.3.1 高斯消去法 143

5.4 向量机的数据结构 145

5.5 向量协处理器 149

5.6 稀疏矩阵的处理技术 152

5.7 一台超高速的向量处理机--GF-11 153

5.8 关于向量计算机的几点看法 154

第六章 多处理机 157

6.1 背景 157

6.2 多处理机性能 159

6.2.1 基本模型 161

6.2.2 N台处理机系统的基本模型 162

6.2.4 通信开销为线性函数的模型 164

6.2.3 随机模型 164

6.2.5 一个完全重叠通信的理想模型 165

6.2.6 一个具有多条通信链的模型 167

6.2.7 多处理机模型 168

6.3 多处理机的互连网络 169

6.3.1 总线互连 170

6.3.2 环形互连 172

6.3.3 交叉开关互连 173

6.3.4 混洗交换互连和合并开关 177

6.3.5 蝶形操作 178

6.3.6 合并网络和取与加指令 181

第七章 多处理机算法 185

7.1 简单并行性 185

7.1.1 do par和do seq结构 187

7.1.2 阻塞同步 187

7.1.3 性能分析 188

7.1.4 增大粒度 190

7.1.5 任务的初始化 192

7.2 同步技术 194

7.2.1 使用测试与设置指令的同步技术 195

7.2.2 使用增1和减1指令的同步技术 197

7.2.3 使用比较与交换指令的同步技术 199

7.2.4 使用取与加指令的同步技术 203

7.3 并行搜索 205

7.3.1 搜索单峰函数的极大值 205

7.3.2 并行分支限界法 207

7.4 串行算法到并行算法的转换 210

7.4.1 相关性分析 211

7.4.2 开发迭代的并行性 212

7.5 同步并行算法和异步并行算法 214

7.5.1 同步并行算法 214

7.5.2 异步并行算法 216

7.6 小结 219

8.1.1 串行控制流与并行控制流 221

8.1 数据流驱动原理 221

第八章 数据流计算机系统结构 221

8.1.2 数据流计算机中指令的执行过程 222

8.1.3 数据流计算机的指令组成 223

8.1.4 数据流计算机模型 224

8.2 数据流计算机的性能分析 226

8.2.1 数据流计算机的优点 226

8.2.2 数据流计算机的缺点 227

8.2.3 数据流计算机设计中需要解决的几个主要问题 228

8.3 数据流程序图和数据流语言 228

8.3.1 数据流程序图 229

8.3.2 数据流语言 233

8.3.3 数据流语言的性质 234

8.4 数据流计算机结构 235

8.4.1 静态数据流计算机结构 236

8.4.2 动态数据流计算机结构 240

8.4.3 其它类型的数据流计算机 244