1.1 计算机系统结构的基本概念 1
1.1.1 计算机系统的层次结构 1
第1章 计算机系统结构导论 1
1.1.2 计算机系统并行性的基本概念 5
1.2 计算机性能评测基础 10
1.2.1 计算机性能评测的作用与分级 10
1.2.2 计算机的基本性能指标 12
1.3 并行计算机的发展 17
1.3.1 支持并行计算机的技术进展 18
1.3.2 并行结构的发展 19
习题一 22
2.1 数据表示 24
2.1.1 浮点数据表示 24
第2章 指令系统 24
2.1.2 自定义数据表示 28
2.2 指令格式优化设计方法 29
2.2.1 操作码优化设计方法与评价 30
2.2.2 寻址技术 33
2.2.3 指令字格式优化设计的措施 35
2.3 精简指令集计算机 37
习题二 41
第3章 流水技术与流水处理机 44
3.1 指令重叠与先行控制 44
3.1.1 指令的顺序执行方式与重叠执行方式 44
3.1.2 先行控制技术 45
3.2 流水线的分类与时空图 47
3.2.1 流水线的分类 47
3.2.2 流水线时空图 48
3.3.1 吞吐率 51
3.3 线性流水线的性能计算 51
3.3.2 加速比 54
3.3.3 效率 54
3.4 非线性流水线的调度与性能计算 58
3.4.1 非线性流水线的最优调度方法与性能计算 58
3.4.2 非线性流水线的时空图 64
3.4.3 非线性流水线动态调度的实现 65
3.5 流水线的相关问题与相关处理方法 66
3.5.1 局部相关及处理方法 66
3.5.2 全局相关及处理方法 68
3.5.3 相关对流水线性能的影响 71
3.6 多发射处理机及其性能 74
3.6.1 超标量处理机及其性能 74
3.6.3 超标量超流水处理机及其性能 77
3.6.2 超流水处理机及其性能 77
3.6.4 超长指令字处理机的基本结构与特征 78
3.6.5 多发射处理机的性能比较 81
3.7 向量流水处理机及其性能 83
3.7.1 向量处理方式 83
3.7.2 向量流水处理机的结构 85
3.7.3 向量流水处理机的性能 87
习题三 89
第4章 存储系统 94
4.1 存储系统的层次结构与性能指标 94
4.1.1 存储系统的层次结构 94
4.1.2 存储系统的性能指标 96
4.2 并行存储器 98
4.2.1 单体多字并行存储器 98
4.2.2 低位交叉编址多体并行存储器 98
4.3 虚拟存储器 100
4.3.1 虚拟存储器的地址变换 101
4.3.2 页面替换算法与命中率的计算 107
4.3.3 堆栈型替换算法及其堆栈处理过程 109
4.4 高速缓冲存储器 114
4.4.1 高速缓存的地址映像与地址变换 114
4.4.2 高速缓存的替换算法及其实现 122
4.4.3 高速缓存的性能分析 124
4.5 三级存储系统 128
习题四 129
第5章 互连网络 133
5.1 互连函数 133
5.1.1 互连函数的表示方法 133
5.1.2 几种基本的互连函数 134
5.2 互连网络的结构参数与性能指标 141
5.2.1 互连网络的结构参数 141
5.2.2 互连网络的性能指标 142
5.3 静态互连网络 143
5.4 动态互连网络 149
5.4.1 多处理机总线 149
5.4.2 交叉开关 151
5.4.3 多级互连网络 153
5.4.4 动态互连网络的比较 168
5.5 互连网络的消息传递 169
5.5.1 消息格式与消息传递方式 169
5.5.2 寻径方法与多播通信 171
习题五 174
第6章 单指令流多数据流计算机 177
6.1 单指令流多数据流计算机的基本结构与特点 177
6.1.1 单指令流多数据流计算机的两种基本结构 177
6.1.2 单指令流多数据流计算机的主要特点 180
6.2 分布式存储器SIMD计算机实例分析 181
6.3 集中式共享存储器SIMD计算机实例分析 185
6.4 阵列处理机的算法及性能分析 189
6.4.1 阵列处理机的差分计算 189
6.4.2 阵列处理机的常用算法及性能分析 190
习题六 195
第7章 多指令流多数据流计算机 197
7.1 MIMD计算机结构模型与访存模型 197
7.1.1 MIMD计算机结构模型 197
7.1.2 MIMD计算机访存模型 200
7.2 对称多处理机 204
7.2.1 对称多处理机的结构 204
7.2.2 高速缓存一致性问题 206
7.2.3 侦听一致性协议 208
7.2.4 SMP实例分析 216
7.3.1 大规模并行处理机的结构 218
7.3 大规模并行处理机 218
7.3.2 基于目录的一致性协议 220
7.3.3 MPP实例分析 224
7.4 机群系统 229
7.4.1 机群系统的结构 229
7.4.2 机群系统的单一系统映像 231
7.5 分布式共享存储系统 234
7.5.1 分布式共享存储系统的发展 234
7.5.2 共享虚拟存储系统 235
7.6 并行计算的性能分析 240
7.6.1 并行计算的性能指标 240
7.6.2 粒度对并行计算性能的影响 249
习题七 253
参考文献 256