第1章 计算机系统结构设计基础 1
1.1计算机系统结构的含义和分类 1
计算机系统结构含义 2
计算机系统结构分类 5
1.2计算机系统设计准则 9
计算机系统设计的定量原理 9
计算机系统设计者的主要任务 11
1.3计算机系统结构的发展 12
计算机系统结构的演变 12
软件、应用需求和器件对系统结构发展的影响 16
本章小结 23
习题 23
第2章 计算机的性能及其评估标准 25
2.1引言 25
2.2计算机性能和性价比 25
衡量计算机性能的主要标准 25
衡量CPU性能的公式 26
MIPS和MFLOPS 27
2.3计算机性能的评估标准 28
评估计算机性能的基准测试程序 28
性能评价结果的统计和比较 30
2.4计算机成本和价格 33
本章小结 34
习题 35
第3章 数据类型和数据表示 38
3.1数据类型 38
基本数据类型 38
结构数据类型 39
3.2数据表示 40
数据表示、数据类型和数据结构的关系 40
二进制定点、浮点数据表示 40
数据表示实例 43
向量数据表示 43
自定义数据表示 45
本章小结 48
习题 49
第4章 指令系统设计原理和风格 50
4.1引言 50
4.2指令系统集结构的分类 51
堆栈型、累加器型和通用寄存器型指令集结构 51
通用寄存器型中的进一步分类 53
4.3操作数访问（寻址）方式 54
按地址访问方式 54
按内容访问方式 60
4.4指令格式及其优化 62
4.5两种不同的指令系统设计风格——CISC和RISC 66
CISC设计风格 67
RISC设计风格 69
4.6 RISC机指令系统实例和分析 77
美国加州大学伯克利分校的RISC机和SUN SPARC系统结构 77
美国斯坦福大学的MIPS机和MIPS R3000 80
新一代RISC机的主要特征和发展趋向 81
4.7指令系统对多媒体操作的支持 83
多媒体处理的需求 83
多媒体扩展指令集 84
4.8指令系统集设计的演变和发展趋向 85
本章小结 86
习题 86
第5章 标量流水技术 88
5.1控制流及其改变 88
5.2标量流水工作原理 89
重叠操作方式和先行控制 89
标量流水工作原理 92
标量流水分类 94
流水线的主要性能及其分析 96
流水线性能分析举例 98
5.3流水操作中的主要障碍 99
资源冲突（结构冲突） 100
数据相关冲突 101
控制转移冲突 104
流水线中的中断处理 107
5.4先进的流水技术 108
先进的流水调度方法——动态调度 108
流水中指令级并行性进一步开发 114
5.5多线程处理技术 134
多线程技术 134
多线程处理器的计算模型及现场切换策略 135
多线程实现的两种主要方法 136
本章小结 141
习题 141
第6章 向量流水处理 144
6.1向量流水机的基本系统结构 144
向量流水处理的主要特点 144
向量机的基本系统结构 145
向量启动时间和启动率 147
6.2向量操作长度控制和向量访问步长 147
6.3向量处理方法 149
6.4增强向量处理性能方法 151
多功能部件的并行操作 151
链接技术 152
条件执行语句和稀疏矩阵的加速处理方法 153
向量归约操作的加速方法 155
6.5向量处理性能评估参数和方法 156
6.6并行向量处理技术 158
6.7向量化编译技术 160
本章小结 161
习题 161
第7章 存储体系 164
7.1存储体系构成的基本原理 164
局部性原理 165
层次化原理 165
存储体系设计原则 166
7.2高速缓冲存储器 167
Cache的基本工作原理和结构 167
地址映射与变换 169
替换策略及更新主存策略 173
数据Cache、指令Cache及一体化Cache 178
Cache性能分析 178
7.3主存储器及带宽拓宽方法 180
提高主存性能方法 180
多体交叉存储器 181
存储器带宽的拓宽方法 182
7.4虚拟存储器的基本概念及实例 182
虚拟存储器管理方式 183
快速地址转换技术 188
虚拟存储的保护机制 189
7.5网络存储的基本概念 193
存储区域网的基本原理 193
存储区域网的构成 194
存储区域网的应用 195
本章小结 196
习题 197
第8章 输入／输出子系统 200
8.1引言 200
8.2 I／O子系统的主要特征 201
8.3 I／O部件类型 202
磁盘 202
光盘 206
闪存 206
图形显示设备 207
8.4总线 208
总线分类 208
总线控制方式 209
总线标准 214
8.5中断系统 221
中断分类和优先等级 221
中断处理系统 221
8.6输入／输出通道 222
8.7 I／O处理机 225
8.8 I／O子系统性能衡量 226
8.9 I／O子系统的设计 227
8.10并行I／O 227
并行I／O基本原理 227
并行文件系统实例 229
本章小结 230
习题 230
第9章 并行计算技术 232
9.1并行计算技术的发展及系统的分类 232
并行性基本概念 232
并行性的开发策略 233
并行计算机系统的分类 234
并行计算机系统的加速比 235
9.2 SIMD并行计算机（阵列处理机） 236
阵列机的基本结构 236
阵列机的主要特点 238
阵列机的并行算法 238
典型SIMD计算机举例 240
9.3计算机互连网络 242
互连网络的分类及设计准则 242
静态互连网络 244
基于总线的动态互连网络 249
基于交换的动态互连网络 252
计算机动态互连网络的带宽分析 263
9.4 MIMD多处理机及多计算机系统 264
MIMD多机系统主要特征及其分类 264
多处理机系统中的Cache一致性 273
多处理机间的互连方式 281
并行存储器无冲突访问 290
多处理机系统中并行性的开发 291
多处理机操作系统 309
多处理机调度策略 310
9.5机群 313
机群的组成结构和主要属性 314
机群中常用的互连网络 315
机群实例 320
9.6网络计算 322
计算机网络基础 323
客户／服务器系统 325
网格计算 327
9.7并行机的发展瞻望 328
并行机发展的现状 328
并行机发展的趋势 329
本章小结 330
习题 332
第10章 新型计算机系统结构 335
10.1计算模型分类 335
10.2多核处理器计算机 337
多核处理器的基本工作原理 338
多核处理器的原型系统及产品 339
多核处理器系统的软件技术 341
10.3数据流计算机 345
数据流计算机的基本工作原理 345
数据流程序图和数据流语言 346
数据流机的基本结构 349
10.4归约机 353
函数式程序设计语言 353
面向函数式语言的归约机 355
本章小结 358
习题 359
参考文献 361