《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。
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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
- 2.1指令集结构的分类 23
- 2.2 寻址方式 25
2.2.3指令集结构的功能设计 …… 25
- 2.4 操作数的类型和大小 28
2- 2.5指令格式的设计 28
- 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
- 1 基本要求与难点 36
- 1 基本要求 36
- 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
- 2.5 流水线的实现 47
3.2.6 向量处理机 50
- 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
- 1基本要求与难点 79
- 1 基本要求 79
- 难点 79
4.2知识要点 80
- 1指令级并行的概念 80
- 2 指令的动态调度 81
- 3 动态分支预测技术 86
4.2.4 多指令流出技术 89
- 2.5 循环展开和指令调度 92
- 3 习题 98
- 1 概念题 98
- 填空题 98
- 问答题 98
- 1 概念题 98
- 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
- 1 基本要求与难点 120
- 1 基本要求 120
- 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
- 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
- 9 Alpha AXP 21064 存储
层次 140
- 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
- 题解 145
- 5 应用题 150
第6章输入/输出系统 155
- 1 基本要求与难点 155
- 1 基本要求 155
- 2 难点 155
6.2知识要点 155
- 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
- 2.6 I/O与操作系统 166
- 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
- 1基本要求与难点 178
- 1. 1 基本要求 178
- 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
- 3 习题 184
- 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
- 1 基本要求与难点 194
- 1 基本要求 194
- 2 难点 194
8.2知识要点 195
- 1 引言 195
- 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
- 3 习题 210
- 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
- 1基本要求与难点 218
- 1 基本要求 218
- 2 难点 218
9.2知识要点 218
- 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
- 4 典型机群系统简介 222
- 3 习题 222
- 1 概念题 222
- 问答题 222
- 4 题解 222
- 1 概念题 222
- 问答题 223
参考文献 225
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