第一章 巨型机和小巨型机发展近况 1
1.1 巨型机和小巨型机 1
1.2 巨型机和小巨型机在工程和科学计算中的应用 2
1.3 巨型机和小巨型机的发展态势 3
1.4 巨型机和小巨型机的软件开发 6
1.5 巨型机和小巨型机的工艺技术 6
第二章 巨型机和小巨型机体系结构 8
2.1 巨型机和小巨型机基本结构 8
2.2 中央处理机 9
2.2.1 向量处理机 10
2.2.2 一体化向量处理机分类 11
2.2.3 向量处理机两种结构 13
2.3 系统控制器和纵横开关 14
2.3.1 系统控制器功能 16
2.3.2 多处理机功能结构 16
2.3.3 多处理机互连网络 18
2.4 层次存储器系统 20
2.4.1 高速缓冲存储器 22
2.4.2 交叉存取存储器 23
2.4.3 宏存子系统 25
2.4.4 虚拟存储器 25
2.5 输入输出处理机 26
2.6 服务处理机 27
2.7 连结网络功能 27
2.8 精简指令系统计算机RISC 29
2.8.1 RISC技术产生原因和历史 30
2.8.2 RISC指令系统特点 31
2.8.3 RISC系统结构及特点 32
2.8.4 RISC速度 35
2.8.5 MIPS公司的RISC计算机-M／2000和RC6280 36
2.8.6 SUN公司的RISC结构SPARC系统 40
2.8.7 Motorola公司的MC88000处理机 41
2.8.8 Intel公司的微处理机——i860 42
2.8.9 IBM公司的RISC系统／6000 44
2.8.10 小结 45
2.9 计算机系统带宽及平衡 46
2.9.1 公共内存带宽及平衡 47
2.9.2 中央处理机带宽及平衡 54
第三章 流水线计算机设计原理 56
3.1 非流水线计算机设计原理 56
3.2 线性流水线工作原理 57
3.2.1 线性流水线 57
3.2.2 线性流水线重叠操作 59
3.2.3 线性流水线效率 61
3.2.4 流水线分类 62
3.3 中央处理机流水线 64
3.3.1 指令流水线 65
3.3.2 运算流水线 65
3.3.3 泰勒级数在流水线设计中的应用 69
3.4 提高流水线效率方法 73
3.4.1 指令预取和转移控制 73
3.4.2 数据缓冲和多通路结构 74
3.5.1 地址流水线 76
3.5.2 写数读数流水线 76
3.5 主存储器流水线 76
3.5.3 存储阵列流水线 77
3.5.4 流水线存取数据方法 78
3.5.5 存储器带宽和平衡实例 80
3.6 流水线设计应用实例 81
3.6.1 Cray-1机寄存器到寄存器流水线 82
3.6.2 Cyber-205机存储器到存储器流水线 82
3.7 流水线计算机性能评价 82
3.7.1 流水线加速倍数和效率 82
3.7.2 流水线开销时间 85
第四章 向量处理机设计原理 87
4.1 向量机特点 87
4.1.1 向量机基本结构 87
4.1.2 标量和向量处理 90
4.1.3 向量指令执行周期 91
4.1.4 向量和标量指令执行周期比较 92
4.1.5 功能部件和操作数寄存器预约 93
4.1.6 结果数寄存器预约和链接 94
4.1.7 向量递归和点积 97
4.1.8 向量屏蔽和压缩 98
4.2 向量处理机指令系统 100
4.2.1 向量数据 100
4.1.9 向量循环 100
4.2.2 标量指令 101
4.2.3 向量指令 102
4.2.4 运算向量指令 106
5.1 阵列处理机 110
5.1.1 物理数学模型 110
第五章 附加向量处理机 110
5.1.2 系统结构 113
5.1.3 指令系统 114
5.1.4 阵列机向量计算 115
5.2 阵列处理机举例 116
5.2.1 FPS AP-120B阵列机 116
5.2.2 FPS-5000系列阵列机 118
5.2.3 CDC矩阵算法处理机SPl 119
5.2.4 IBM 3838阵列处理机 123
5.2.5 国产150-AP数列处理机 125
6.1 操作系统 128
第六章 软件系统 128
6.2 编译系统 130
6.2.1 优化 130
6.2.2 向量化 134
6.2.3 并行化 136
6.3 应用环境 142
7.1.1 标量处理机速度MIPS 144
7.1.2 Whetstone 144
7.1 性能测量 144
第七章 性能评测 144
7.1.3 Dhrystone 145
7.1.4 向量处理速度MFLOPS 145
7.2 数据处理速率PDR值 146
7.3 Amdahl定律和Barsis公式 147
7.4 基准程序 153
7.4.1 Linpack基准程序 153
7.4.2 Livermore Fortran内核 155
7.4.3 SPEC基准程序测试 156
7.4.4 理想俱乐部 158
7.5 向量标量交叉点 159
第八章 巨型计算机系统 160
8.1 早期的向量计算机 160
8.2 第二代巨型计算机 163
8.2.1 Cray-1机体系结构 164
8.2.2 Cyber-205向量机系统结构 169
8.2.3 Fujitsu VP-200机和特殊性 172
8.3.1 CrayX-MP四个处理机系统 176
8.3 现代多处理机系统 176
8.3.2 目前世界上最快速的巨型机CrayY-MP 180
8.3.3 Cray—2和Cray—3巨型计算机 182
8.3.4 ETA—10巨型计算机 187
8.3.5 IBM 3090VF向量多处理机 190
8.3.6 NEC SX—3多处理机系统 196
8.3.7 HITACS—820/80单处理机巨型机 200
8.4 巨型机性能小结 203
9.1 ELXSI 64位并行处理小巨型机 204
第九章 小巨型机系统 204
9.2 Alliant并行向量小巨型机系统 209
9.3 基于RISC技术的巨型机Alliant FX／2800 218
9.4 VAX 9000向量处理大型机和6000系列机 221
9.5 一体化小巨型机Convex C120 232
9.6 ConvexC2xx多处理机系统 238
9.7 Cyber990多处理机系统 243
9.8 超级主机计算机Cyber2000V 245
10.1 巨型计算机在航天飞行器设计中的应用 249
第十章 巨型机和小巨型机的应用 249
10.2 小巨型机在油藏数值模拟中的应用 252
10.3 巨型机在地震勘探中的应用 255
10.4 巨型计算机在天气预报中的应用 261
附录1 264
附录2 266
附录3 271
附录4 272
附录5 273
参考文献 281