计算机体系结构

.第2章 指令系统 /35
2.1 指令系统结构的分类 /35
2.2 寻址方式 /37
2.3 指令系统的设计和优化 /40
2.3.1 指令系统设计的基本原则 /40
2.3.2 控制指令 /41
2.3.3 指令操作码的优化 /42
2.4 指令系统的发展和改进 /43
2.4.1 沿cisc方向发展和改进指令系统 /43
2.4.2 沿risc方向发展和改进指令系统 /45
2.5 操作数的类型和大小 /47
2.6 mips指令系统结构 /49
2.6.1 mips的寄存器 /49
2.6.2 mips的数据表示 /49
2.6.3 mips的数据寻址方式 /49
2.6.4 mips的指令格式 /50
2.6.5 mips的操作 /51
2.6.6 mips的控制指令 /52
2.6.7 mips的浮点操作 /53
2.7 小结 /54
习题2 /54
第3章 流水线技术 /56
3.1 流水线概述 /56
3.1.1 流水线的基本概念 /56
3.1.2 流水线的分类 /58
3.2 mips的基本流水线 /61
3.2.1 mips的一种简单实现 /61
3.2.2 基本的mips流水线 /64
3.2.3 流水线性能分析 /68
3.3 流水线中的相关 /74
3.3.1 流水线的结构相关 /74
3.3.2 流水线的数据相关 /77
3.3.3 流水线的控制相关 /86
3.4 流水线计算机实例分析（mips r4000） /93
3.4.1 mips r4000整型流水线 /93
3.4.2 mips r4000浮点流水线 /95
3.4.3 mips r4000流水线的性能分析 /96
3.5 向量处理机 /97
3.5.1 向量处理方式和向量处理机 /97
3.5.2 向量处理机实例分析 /99
3.6 小结 /102
习题3 /103
第4章 指令级并行 /104
4.1 指令级并行的概念 /104
4.1.1 循环展开调度的基本方法 /105
4.1.2 相关性 /109
4.2 指令的动态调度 /113
4.2.1 动态调度的原理 /113
4.2.2 动态调度算法之一：记分牌 /114
4.2.3 动态调度算法之二：tomasulo算法 /122
4.3 控制相关的动态解决技术 /132
4.3.1 分支预测缓冲 /132
4.3.2 分支目标缓冲 /135
4.3.3 基于硬件的前瞻执行 /137
4.4 多指令流出技术 /141
4.4.1 静态超标量技术 /142
4.4.2 动态多指令流出技术 /144
4.4.3 超长指令字技术 /146
4.4.4 多流出处理器受到的限制 /148
4.5 小结 /149
习题4 /150
第5章 存储层次 /153
5.1 存储器的层次结构 /153
5.1.1 多级存储层次 /153
5.1.2 存储层次的性能参数 /154
5.1.3 两种存储层次关系 /155
5.1.4 存储层次的4个问题 /156
5.2 cache基本知识 /156
5.2.1 映像规则 /157
5.2.2 查找方法 /159
5.2.3 替换算法 /160
5.2.4 写策略 /161
5.2.5 cache结构 /163
5.2.6 cache性能分析 /165
5.2.7 改进cache性能 /169
5.3 降低cache失效率的方法 /169
5.3.1 调节cache块大小 /171
5.3.2 提高相联度 /173
5.3.3 victim cache /175
5.3.4 硬件预取 /176
5.3.5 编译器控制的预取 /177
5.3.6 编译器优化 /179
5.4 减少cache失效开销 /182
5.4.1 写缓冲及写合并 /182
5.4.2 让读失效优先于写 /184
5.4.3 请求字处理 /184
5.4.4 多级cache /185
5.4.5 非阻塞cache /188
5.5 减少命中时间 /190
5.5.1 容量小、结构简单的cache /190
5.5.2 虚拟cache /190
5.5.3 访问流水化 /193
5.5.4 多体cache /193
5.5.5 路预测 /194
5.5.6 trace cache /194
5.5.7 cache优化技术总结 /194
5.6 主存 /195
5.6.1 存储器组织技术 /196
5.6.2 存储器芯片技术 /200
5.7 虚拟存储器 /203
5.7.1 虚拟存储器基本原理 /203
5.7.2 快表 /205
5.7.3 虚存和cache关系的例子 /206
5.8 虚存保护和虚存实例 /207
5.8.1 进程保护技术 /207
5.8.2 页式虚存举例：64位opteron /208
5.8.3 虚拟机保护 /210
5.9 综合实例：amd opteron存储层次 /215
5.10 小结 /217
习题5 /219
第6章 输入输出系统 /221
6.1 引言 /221
6.1.1 i/o处理对计算机总体性能的影响 /221
6.1.2 i/o系统的可靠性 /222
6.2 外部存储设备 /222
6.2.1 磁盘设备 /223
6.2.2 flash存储器与固态硬盘ssd /227
6.2.3 磁带设备 /228
6.2.4 光盘设备 /231
6.3 i/o系统性能分析与评测 /232
6.3.1 i/o性能与系统响应时间 /233
6.3.2 little定律 /234
6.3.3 m/m/1排队系统 /235
6.3.4 m/m/m排队系统 /237
6.3.5 i/o基准测试程序 /238
6.4 i/o系统的可靠性、可用性和可信性 /240
6.5 廉价磁盘冗余阵列raid /242
6.5.1 raid0 /244
6.5.2 raid1 /245
6.5.3 raid2 /246
6.5.4 raid3 /247
6.5.5 raid4 /248
6.5.6 raid5 /249
6.5.7 raid6 /251
6.5.8 raid的实现与发展 /252
6.6 i/o设备与cpu/存储器的连接——总线 /252
6.6.1 总线设计应考虑的因素 /253
6.6.2 总线标准和实例 /254
6.6.3 设备的总线连接 /256
6.7 通道 /257
6.7.1 通道的功能 /257
6.7.2 通道的工作过程 /258
6.7.3 通道的种类 /260
6.8 i/o与操作系统 /260
6.8.1 dma和虚拟存储器 /260
6.8.2 i/o和cache数据一致性 /261
6.8.3 异步i/o /262
6.8.4 文件信息的维护 /263
6.9 小结 /263
习题6 /264
第7章 多处理机 /266
7.1 引言 /266
7.1.1 并行计算机体系结构的分类 /266
7.1.2 通信模型和存储器的结构模型 /268
7.1.3 并行处理面临的挑战 /270
7.2 对称式共享存储器体系结构 /272
7.2.1 多处理机cache一致性 /272
7.2.2 实现一致性的基本方案 /273
7.2.3 监听协议及其实现 /275
7.3 分布式共享存储器体系结构 /277
7.3.1 基于目录的cache一致性 /277
7.3.2 目录协议及其实现 /279
7.4 互连网络 /281
7.4.1 互连网络的性能参数 /281
7.4.2 静态连接网络 /284
7.4.3 动态连接网络 /288
7.5 同步 /292
7.5.1 基本硬件原语 /293
7.5.2 用一致性实现锁 /294
7.5.3 同步性能问题 /296
7.5.4 大规模机器的同步 /298
7.6 同时多线程 /301
7.6.1 将线程级并行转换为指令级并行 /302
7.6.2 同时多线程处理器的设计 /304
7.6.3 同时多线程的性能 /305
7.7 并行处理器的性能评测 /306
7.8 多处理机实例 /307
7.8.1 实例1：t1处理器 /307
7.8.2 实例2：origin 2000 /311
7.9 小结 /314
习题7 /314
第8章 机群计算机 /316
8.1 机群的基本概念和结构 /316
8.1.1 机群的基本结构 /316
8.1.2 机群的软件模型 /317
8.2 机群的特点 /319
8.3 机群的分类 /319
8.4 典型机群系统简介 /321
8.4.1 berkeley now /321
8.4.2 beowulf /321
8.4.3 lamp /322
8.4.4 ibm sp2 /322
8.5 小结 /324
习题8 /324
参考文献 /325