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目录 1

第一章并行处理计算机的发展与分类 1

1.1计算机结构的发展对并行性的推动 1

1.1.1 系统结构——提高计算机性能的重要途径 1

1.1.2并行性的概念及其实现 1

1.1.3从单处理机和多计算机两极向高并行度方向的发展 3

1.2高性能单处理机中并行性的发展 6

1.2.1 时间重叠与功能部件的分离 6

1.2.2部件频带平衡的概念 6

1.2.3 输入／输出和中央处理器工作的重叠 11

1.2.4 中央处理器内部的时间重叠 13

1.2.5功能部件的重复 15

1.2.6多道程序和分时 17

1.2.7高性能单处理机举例——CDC6600系统 18

1.3.1多计算机系统的雏型 20

1.3多计算机系统的雏型和向并行处理系统的发展 20

1.3.2现代并行处理系统的形成与发展 23

1.3.3同构型多处理机 26

1.3.4异构型多处理机 26

1.3.5分布处理系统 27

1.4计算机系统的各种并行度等级 29

1.4.1存贮器操作并行——关联处理机 29

1.4.3处理器操作并行——并行处理机 30

1.4.2 处理器操作步骤并行——流水线处理机 30

1.4.4指令、任务并行——多处理机 31

1.5计算机系统的分类 32

1.5.1按指令流和数据流的弗林分类法 32

1.5.2按指令流和执行流的库克分类法 33

1.5.3按并行度的冯氏分类法 35

1.5.4按并行度和流水线的汉德勒分类法 36

参考文献 37

2.1概述 39

2.1.1关联处理机的特点、组成和框图 39

第二章关联处理机 39

2.1.2关联存贮器的基本功能 40

2.1.3关联处理机的结构形式及分类 44

2.2算法举例 50

2.2.1基本逻辑算法 51

2.2.2算术运算算法 55

2.2.3其它算法 58

2.3多重符合分解 65

2.3.1卢因算法 66

2.3.2树型结构分解网络 68

2.4 PEPE系统 73

2.4.1 PEPE系统总体结构 74

2.4.2运算控制器与并行运算部件 76

2.4.3相关控制器与并行相关部件 77

2.4.4关联输出控制器与并行关联输出部件 78

2.4.5 PEPE系统的内部接口 78

2.4.6 PEPE系统设计中的几个问题 79

2 4.7 PEPE软件简介 80

2.5STARAN机分析 83

2.5.1 多维访问存贮器 84

2.5.2 互连网络与数据变换 88

2.5.3关联阵列与算法举例 92

2.5.4 STARAN系统结构 96

参考文献 99

3.1.1劳动分工与装配线的启示 101

3.1 流水线——一种时间重叠的并行概念 101

第三章流水线处理机与向量处理 101

3.1.2流水线处理机的工作原理 102

3.1.3流水线处理机的主要性能 106

3.1.4流水线的分级与分类 108

3.2流水线处理机结构举例 109

3.2.1运算操作流水线 109

3.2.2指令执行流水线 118

3.3.2缓冲的设置 121

3.3.1时序控制 121

3.3流水线处理机设计中的若干问题 121

3.3.3指令相关性问题 123

3.3.4程序分支的影响 127

3.3.5中断处理 129

3.4向量并行处理 130

3.4.1基本概念 130

3.4.2向量处理方式 131

3.4.3速度评价方法 132

3.5 STAR-100系统 133

3.5.1 STAR-100系统的结构 133

3.5.2 STAR-100的向量处理 137

3.6 TI ASC系统 140

3.6.1 TI ASC的结构 140

3.6.2 TI ASC的向量处理 144

3.7 CRAy-1系统 145

3.7.1 CRAY-1的结构 145

3.7.2 CRAY-1的向量处理 151

3.7.3 CRAY-1的性能及其与STAR-100、TI ASC的比较 157

3.8 向量并行处理与串行处理的比较 161

3.9流水线专用功能部件 163

3.9.1 流水线外围数组处理机——AP-120B 163

3.9.2 超大规模集成电路（VLSI）并行运算部件 169

参考文献 175

4.1.2并行处理机的组成 177

4.1.1 SIMD计算机的特性 177

4.1并行处理机的特点与组成 177

第四章并行处理机 177

4.1.3并行处理机的特点 179

4.2 ILLIAC Ⅳ阵列处理机 180

4.2.1 ILLIAC Ⅳ的结构原理和系统组成 180

4.2.2 ILLIAC Ⅳ阵列 183

4.2.3阵列处理机的算法举例 187

4.2.4 阵列处理机的评价和近期发展 196

4.3.1 MPP巨型并行处理机系统组成 198

4.3 MPP位平面式阵列处理机 198

4.3.2 MPP处理机的阵列部件 200

4.3.3 MPP处理机的阵列控制器 207

4.4 Burroughs科学处理机（BSP） 211

4.4.1 BSP并行处理机的设计思想和特性 211

4.4.2 BSP系统组成和并行处理机组织 215

4.4.3 BSP向量形式及其实现 220

4.4.4操作片时序控制 226

4.4.5并行存贮器的无冲突访问 229

参考文献 234

第五章多处理机 235

5.1多处理机系统的特点与结构原理 235

5.1.1 多处理机与并行处理机的区别 235

5.1.2 多处理机的结构原理 236

5.2多处理机硬件系统结构 238

5.2.1多处理机系统的结构特征——互连方式 238

5.2.2总线结构 240

5.2.3交叉开关结构和多端口存贮器结构 245

5.2.4开关枢纽结构 251

5.3并行处理机和多处理机互连网络 253

5.3.1单级互连网络 253

5.3.2循环互连网络和多级互连网络 256

5.3.3多级互连网络在多处理机中的应用 263

5.4程序并行性 268

5.4.1并行运算的发掘与利用 268

5.4.2程序并行性和数据相关 275

5.4.3程序并行性分析 281

5.4.4并行程序语言 288

5.5并行进程的控制和调度 291

5.5.1并行任务的派生与汇合 291

5.5.2并行任务的同步与互斥 294

5.5.3资源分配和进程调度 297

参考文献 303

英汉技术名词对照 308