计算机系统结构

第1章  计算机系统结构概论
1.1 概述1
1.1.1 计算机系统组成与系统结构的概念1
1.1.2 语言与系统结构设计4
1.1.3 软件与系统结构设计6
1.1.4 应用需求与系统结构设计8
1.1.5 器件与系统结构设计11
1.2 计算机系统的分类13
1.2.1 应用分类13
1.2.2 结构分类15
1.2.3 并行性分类18
1.3 计算机指令集系统结构20
1.3.1 指令系统设计20
1.3.2 指令的数据访问方式25
1.3.3 指令设计风格28
1.4 计算机的性能评价31
1.4.1 性能的衡量31
1.4.2 性能的简单分析33
1.4.3 性能的模拟35
1.4.4 性能的测试36
1.4.5 性能评价结果的统计和比较41
1.4.6 阿姆达尔定律44
习题45
第2章  计算机微观系统结构
2.1 指令级并行性51
2.1.1 基本的指令流水线52
2.1.2 指令的相关性53
2.2 动态指令调度63
2.2.1 基本思想64
2.2.2 记分牌方法68
2.2.3 Tomasulo调度法70
2.3 分支预测75
2.3.1 分支预测75
2.3.2 分支目标缓存80
2.4 多重启动81
2.5 推测执行87
2.6 静态指令调度94
2.6.1 静态指令调度94
2.6.2 静态多重指令启动100
2.6.3 软件流水105
2.7 静态全局指令调度108
2.7.1 路径调度108
2.7.2 全局指令调度110
2.7.3 条件指令111
2.8 微观系统结构实例114
2.8.1 P6微系统结构114
2.8.2 奔腾4的NetBurst微系统结构116
2.8.3 SSE技术118
2.8.4 Core微系统结构119
2.8.5 IA64系统结构121
习题123
第3章  计算机存储系统
3.1 主存储器134
3.2 cache139
3.2.1 cache的地址映像140
3.2.2 cache的替换策略145
3.2.3 cache的更新策略146
3.2.4 cache的性能评价149
3.3 辅助cache155
3.3.1 写缓存155
3.3.2 踪迹cache157
3.3.3 替换cache159
3.3.4 伪相联cache161
3.3.5 cache预取162
3.4 多级cache164
3.5 虚拟存储器与cache169
3.5.1 虚拟存储器169
3.5.2 实地址cache172
3.5.3 虚地址cache173
习题174
第4章  输入/输出系统
4.1 输入/输出系统结构181
4.1.1 输入/输出总线181
4.1.2 交换式输入/输出结构187
4.1.3 输入/输出系统的性能189
4.2 海量存储系统193
4.2.1 RAID系统193
4.2.2 存储域网络198
4.3 输入/输出总线实例204
4.3.1 USB总线204
4.3.2 PCI Express总线213
习题218
第5章  并行计算机系统结构
5.1 并行处理器系统221
5.1.1 集中式和分布式存储器系统222
5.1.2 均匀访存与非均匀访存系统224
5.1.3 芯片级并行系统与系统级并行系统226
5.1.4 并行处理器系统的性能229
5.2 并行计算机的互联网络231
5.2.1 互联网络的分类231
5.2.2 互联网络的特性233
5.2.3 静态互联网络236
5.2.4 动态互联网络241
5.3 芯片级并行性249
5.3.1 多线程并行性249
5.3.2 多核并行性255
5.3.3 芯片级互联网络257
5.3.4 并行处理器芯片实例259
5.4 系统级并行性262
5.4.1 板级并行系统262
5.4.2 集群并行系统264
5.4.3 分布式系统271
习题273
第6章  并行计算机的同步与通信
6.1 并行计算机系统的通信277
6.1.1 共享存储器通信278
6.1.2 互联网络的消息传递通信282
6.2 cache与存储器数据一致性288
6.2.1 cache一致性概念288
6.2.2 总线监测方法291
6.2.3 目录表方法295
6.2.4 存储器数据一致性297
6.2.5 支持数据一致性的通信接口299
6.3 并行计算机的同步302
6.3.1 硬件原语302
6.3.2 用一致性机制实现锁304
6.3.3 屏障同步305
6.3.4 事务存储器309
6.3.5 同步与多线程311
6.4 并行计算机程序的软件支持313
6.4.1 并行程序的概念313
6.4.2 OpenMP320
6.4.3 MPI326
6.4.4 其他并行程序软件工具329
习题332
参考文献338