《计算机系统结构学习指导与题解》高校教材高清PDF影印版简介

全书共包括.9章。

第1章讲述计算机系统结构的基本概念以及系统结构和并行性的发展，并介绍定量分析 基础。

第2章讲述计算机指令集结构设计中的一些问题，包括寻址技术、指令集的功能设计、操作 数的类型和大小、指令格式的设计，并且介绍RISC技术以及一个指令集结构的实例——MIPS。

第3章为“流水线技术”，讲述流水线的基本概念、分类和性能分析，介绍流水线中的相关和 冲突问题及其解决方法等，并对向量处理机的结构及特点、关键技术以及性能评价进行讨论。

第4章为“指令级并行”，讲述利用硬、软件技术开发程序中指令间并行性的技术和方法，包 括指令动态调度、指令分支预测、超标量技术、超流水技术以及超长指令字技术等。

第5章为“存储层次”，讲述Cache的基本知识、降低Cache失效率的方法、减少Cache失效 开销的方法以及减少命中时间的方法，并对虚拟存储器做简要的讨论。

第6章为“输入/输出系统”，讲述总线及其与CPU/存储器的连接、通道处理机及其流量分 析、廉价磁盘冗余阵列RAID。

第7章为“互连网络”，讲述互连函数、互连网络的特性参数、静态互连网络以及动态互连网 络等。

第8章为“多处理机”，讲述对称式共享存储器系统结构、分布式共享存储器系统结构、多处 理机Cache 一致性、同步以及同时多线程技术，并介绍了 一个多处理机实例。

第9章为“机群计算机”，讲述机群的结构、软件模型以及机群的分类，并介绍了典型的机群 系统。

《计算机系统结构学习指导与题解》高校教材高清PDF影印版精彩内容节选

2.1 计算机系统结构的概念

计算机系统的层次结构

可以把计算机系统按功能划分成多级层次结构：微程序机器级，机器语言(传统机器级)，操 作系统虚拟机，汇编语言虚拟机，高级语言虚拟机,应用语言虚拟机等。在这6级层次中，最下面 的两级是用硬件/固件实现的，称为物理机。而上面4级一般是由软件实现的。用软件实现的机 器称为虚拟机。

各虚拟机的实现主要靠翻译或解释，或两者的结合。一般来说，上述6级层次中的下面3级 用解释方法实现，而上面3级则用翻译方法实现。翻译是先用转换程序把高一级机器上的程序 转换为低一级机器上等效的程序，然后在这低一级机器上运行，实现程序的功能。解释则是对于 高一级机器上的程序中的每一条语句或指令，都转去执行低一级机器上的一段等效程序。执行 完后，再回到高一级机器取下一条语句或指令，再进行解释执行，如此反复，直到解释执行完整个 程序。

计算机系统结构的定义

计算机系统结构(computer architecture)的经典定义是1964年Amdahl在介绍IBM 360系统 时提出的：计算机系统结构是指机器语言程序员所看到的计算机属性，即概念性结构与功能特 性。计算机系统结构的实质是确定计算机系统中软硬件的界面，界面之上是软件实现的功能，界 面之下是硬件和固件实现的功能。

在 J. L. Hennessy 和 D. A. Patterson 编写的 Computer Architecture: A Quantitative Approach 一 书中，把系统结构定义为囊括计算机设计的3个方面：指令系统结构，组成，硬件。我们不妨将 之理解为广义的系统结构定义。

《计算机系统结构学习指导与题解》高校教材高清PDF影印版目录

第1章 计算机系统结构的基本概念 ……1

1.1基本要求与难点 1

1-1.1 基本要求 1

L 1.2 难点 1

1.2知识要点 2

1-2. 1计算机系统结构的概念 2

• 定量分析技术 3
• 计算机系统结构的发展 6

1-2.4 计算机系统结构中并行性的

第2章计算机指令集结构 23

2.2知识要点 23

2. 2.1指令集结构的分类 23
3. 2.2 寻址方式 25

2.2.3指令集结构的功能设计 …… 25

2. 2.4 操作数的类型和大小 28

2- 2.5指令格式的设计 28

2. 6 MIPS指令集结构 29
   • 习题 30

• 1 概念题 30

2.3.2选择题 31

2-3.3 填空题 31

2.3.4 问答题 31

第3章流水线技术 36

3. 1 基本要求与难点 36
4. 1 基本要求 36
5. 2 难点 36

3.2知识要点 36

• 1重叠执行和先行控制 36
  • 流水线的基本概念 39
  • 流水线的性能指标 40
  • 流水线的相关与冲突 42

3. 2.5 流水线的实现 47

3.2.6 向量处理机 50

3. 3 习题 54

• 1 概念题 54

3.3.2 选择题  55

3.3.3填空题 56

• 问答题 57
• 应用题 57
• 题解 62
• 概念题 62

3-4.2选择题 64

3.4.3填空题 64

3.4.4问答题 65

3.4.5应用题 67

第4章指令级并行 79

4. 1基本要求与难点 79
5. 1 基本要求 79

• 难点 79

4.2知识要点 80

4. 1指令级并行的概念 80
5. 2 指令的动态调度 81
6. 3 动态分支预测技术 86

4.2.4 多指令流出技术 89

4. 2.5 循环展开和指令调度 92
5. 3 习题 98
   • 1 概念题 98
     • 填空题 98
     • 问答题 98

4. 4 应用题 99
   • 题解 103
   • 1 概念题 103
     • 填空题 104
     • 问答题 104

4.4.4应用题 107

第5章存储层次 120

5. 1 基本要求与难点 120
6. 1 基本要求 120
7. 2 难点 120

5.2知识要点 121

5.2.1存储器的层次结构 121

• Cache 基本知识 123
• 降低Cache失效率 128
• 减少Cache失效开销 131

5.2.5 减少命中时间 133

5. 6 主存 136

5.2.7 虚拟存储器 139

5.2.8进程保护和虚存实例 140

5. 9 Alpha AXP 21064 存储

层次 140

5. 3 习题 140

• 概念题 140
• 选择题 140
• 填空题 141
• 问答题 142
• 应用题 143
  • 题解 145
    • 概念题 145
    • 选择题 146
    • 填空题 146
    • 问答题 147

5. 5 应用题 150

第6章输入/输出系统   155

6. 1 基本要求与难点 155
7. 1 基本要求 155
8. 2 难点 155

6.2知识要点 155

6. 2. 1 I/。系统性能与CPU性能 …155

• I/O系统的可靠性、可用性和

可信性 156

• 廉价磁盘冗余阵列RAID …156
• 总线 160
• 通道处理机 161

6. 2.6 I/O与操作系统 166
7. 3 习题 167

• 概念题 167

6.3.2选择题 167

• 填空题 167
• 问答题 168
• 应用题 168
• 题解 170
• 1 概念题 170
• 选择题 171
• 填空题 171
• 问答题 172
• 应用题 174

第7章互连网络 178

7. 1基本要求与难点 178
8. 1. 1 基本要求 178
9. 2 难点 178

7.2知识要点 178

• 互连网络的基本概念 178
• 互连网络的结构 181

7. 3 习题 184
8. 1 概念题 184

• 选择题 184
• 填空题 185
• 问答题 186
• 应用题 186
• 题解 187
• 概念题 187
• 选择题 188
• 填空题 188
• 问答题 188
• 应用题 189

第8章多处理机 194

8. 1 基本要求与难点 194
9. 1 基本要求 194
10. 2 难点 194

8.2知识要点 195

8. 1 引言 195
9. 2.2 对称式共享存储器系统

结构   197

8- 2.3分布式共享存储器系统

结构 201

• 同步 203
• 同时多线程 207
• 多处理机实例 210

8. 3 习题 210
9. 1 概念题 210

• 填空题 210
• 问答题 211
• 应用题 211
• 题解 212
• 1 概念题 212
• 填空题 213
• 问答题 213
• 应用题 215

第9章机群计算机 218

9. 1基本要求与难点 218
10. 1 基本要求 218
11. 2 难点 218

9.2知识要点 218

9. 2. 1机群的基本概念和结构……218

• 机群的特点 220
• 机群的分类 221

9. 4 典型机群系统简介 222
10. 3 习题 222
11. 1 概念题 222

• 问答题 222

9. 4 题解 222

• 1 概念题 222
• 问答题 223

参考文献  225