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计算机系统结构教程(第3版)

十二五国 家级规划教材,提供思政案例,PPT课件,动画课件,大纲,题库,模拟器,850分钟的微课视频。咨询QQ:2301891038(仅限教师)

作者:张晨曦、王志英、沈立、李江峰、王伟
定价:59.80
印次:3-6
ISBN:9787302567585
出版日期:2021.08.01
印刷日期:2023.07.20

本书系统地论述了计算机系统结构的基本概念、基本结构、基本方法等,强调从开发并行性的角度、用量化分析(性能评价)的方法来研究和分析计算机系统,并且采用微课的形式,配备了教学动画和视频。 全书共分14章。第1章论述计算机系统的基本概念、并行性的发展和定量分析基础。第2章论述计算机指令系统的设计和MIPS指令系统。第3章论述流水线技术,包括性能分析、调度、相关与冲突以及流水线的实现。第4章论述向量处理机的结构、常用技术和性能评价。第5章和第6章分别论述如何用硬件和软件的方法来开发指令级并行性,包括Tomasulo算法、基于硬件的前瞻执行、多指令流出技术、循环展开、VLIW、EPIC等。第7章论述存储系统,重点论述Cache的基本知识及提高Cache性能的各种方法。第8章论述总线、通道处理机和RAID。第9章论述互连网络的特性参数、静/动态互连网络以及消息传递机制等。第10章论述SMP、DSM、MPP等并行计算机系统结构,论述多Cache一致性、同步、同时多线程。第11章论述多核架构以及基于多核的并行程序设计。最后3章分别论述机群系统、阵列处理机、数据流计算机。 本书内容丰富、实例具体、语言简练、可读性好,既可作为高等院校计算机及相关专业教材,也可作为相关科技人员的参考书。

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前言 本书是《计算机系统结构教程》(第2版)(清华大学出版社,2014年)的修订版,是“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材。本书的第1版于2011年被评为国家级精品课程教材。为了适应现代教学的需要,反映计算机技术的新发展,我们对该教材进行了修订和补充,并且采用了微课的形式,为本书配备了教学动画和视频。 本书适用于重点高等院校的计算机、软件工程等相关专业本科生和研究生。在内容的选取上,本书不仅强调采用目前国际上流行的量化分析方法,注意介绍新技术和新方法,而且注重对经典的结构和思想等的论述和分析。 本书的主要特点是: (1) 取材先进,体系完整,覆盖面广,深度与广度相结合。 (2) 采用微课形式,配有850分钟的教学视频。这些教学视频中采用了大量的动画课件,使用它们进行教学或者自学,能达到非常好的教学效果。 (3) 配有基于模拟器的实验(见《计算机系统结构实践教程》(第2版),张晨曦等,清华大学出版社),对于深入理解和掌握本课程内容有很大的帮助。模拟器是编者团队自己开发的,拥有自主版权。 (4) 配有教学(或自学)指导教材《计算机系统结构学习指导与题解》(第2版)(张晨曦等,清华大学出版社)。 (5) 提供教学动画课件和教学PPT课件。 (6) 提供在线题库,包括填空题、单选题、多选题、名词解释、简答题、综合题。 (7) 重点突出,可读性好,语言简练,通俗易懂。资源下载提示 课件等资源: 扫描封底的“课件下载”二维码,在公众号“书圈”下载。 素材(源码)等资源:扫描目录上方的二维码下载。 在线作业: 扫描封底作业系统二维码,登录网站在线做题及查看答案。 视频等资源: 扫描封底刮刮卡中的二维码,再扫描书中相应章节中的二维码,可以在线学习。全书共有14章,各章内容如下。 第1章论述计算机系统结构的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章为指令系统的设计,论述计算机指令系统设计的各个方面,包括指令系统的分类、寻址技术、功能设计、格式设计以及指令系统的发展和改进,并且介绍一种RISC计算机——MIPS的指令系统。 第3章为流水线技术,论述流水线的基本概念、分类和性能分析、非线性流水线的调度,介绍流水线中的相关与冲突问题及其解决方法,并以MIPS为例讨论流水线的实现。 第4章为向量处理机,论述向量处理机的结构和特点、提高向量处理机性能的方法以及向量处理机的性能评价,并介绍了三个向量处理机实例。 第5章和第6章分别论述如何用硬件和软件的方法开发指令级并行。第5章的具体内容包括指令级并行的概念、记分牌和Tomasulo动态调度算法、基于硬件的前瞻执行以及多指令流出技术等。第6章的内容包括循环展开和基本指令调度、跨越基本块的静态指令调度、VLIW技术、显式指令并行执行EPIC等,并介绍一个实例——Intel Itanium 处理器。 第7章为存储系统,论述Cache的基本知识、降低Cache不命中率的方法、减少Cache不命中开销的方法以及减少命中时间的方法,并对并行主存和虚拟存储器做简要讨论。最后介绍一个存储层次实例——AMD Opteron的存储器层次结构。 第8章为输入输出系统,论述总线及其与CPU/存储器的连接、通道处理机及其流量分析,并详细论述廉价磁盘冗余阵列RAID。 第9章为互连网络,论述互连函数、互连网络的特性参数、静态互连网络、动态互连网络以及消息传递机制等。 第10章为多处理机,论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Cache一致性、同步、同时多线程以及MPP,并介绍多处理机实例。 第11章为多核架构与编程,论述对多核架构的需求、几种多核架构以及基于多核的并行程序设计。 第12章为机群系统,论述机群的结构、软件模型以及机群的分类,并介绍5个典型的机群系统,包括我国自主研制的天河2号。 第13章为阵列处理机,论述阵列处理机的操作模型、结构和特点以及并行算法,并介绍两个阵列处理机实例。 第14章为数据流计算机,论述数据流计算机模型、数据流程序图和数据流语言、静态数据流计算机结构以及动态数据流计算机结构。 本书的大部分内容由张晨曦教授编写,包括第1~3章、第7~9章、第13章和第14章,王志英教授编写了第10章,沈立教授编写了第6章和第12章,李江峰副教授编写了第4章和第5章,并与王伟副教授一起编写了第11章。 本书直接或间接地引用了许多专家和学者的文献或著作,在此向他们表示衷心的感谢。 由于编者水平有限,书中难免有疏漏和不妥之处,敬请读者批评指正。 编者2021年4月于上海

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  • 本书内容丰富,实例具体,语言简练,可读性好,通俗易懂。可作为高等院校计算机及相关专业教材,也可作为相关科技人员的参考书。本书提供在线题库、教学动画课件和教学PPT课件,作者还为本书精心录制了850分钟的微课视频。
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  • 目录

    第1章计算机系统结构的基础知识1

    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2

    1.1.2计算机系统结构的定义3

    1.1.3计算机组成和计算机实现3

    1.1.4计算机系统结构的分类4

    1.2计算机系统的设计7

    1.2.1计算机系统设计的定量原理7

    1.2.2计算机系统设计者的主要任务10

    1.2.3计算机系统设计的主要方法12

    1.3计算机系统的性能评测13

    1.4计算机系统结构的发展17

    1.4.1冯·诺依曼结构及其改进17

    1.4.2软件对系统结构的影响19

    1.4.3器件发展对系统结构的影响21

    1.4.4应用对系统结构的影响22

    1.5计算机系统结构中并行性的发展23

    1.5.1并行性的概念23

    1.5.2提高并行性的技术途径25

    1.5.3单机系统中并行性的发展25

    1.5.4多机系统中并行性的发展25

    1.5.5并行机的发展变化26

    习题128

    第2章指令系统的设计30

    2.1指令系统结构的分类30

    2.2寻址方式32

    2.3指令系统的设计和优化35

    2.3.1指令系统设计的基本原则35目录计算机系统结构教程(第3版)2.3.2控制指令36

    2.3.3指令操作码的优化37

    2.3.4指令字格式的优化40

    2.4指令系统的发展和改进42

    2.4.1沿CISC方向发展和改进指令系统42

    2.4.2沿RISC方向发展和改进指令系统44

    2.5操作数的类型和大小45

    2.6MIPS指令系统结构47

    2.6.1MIPS的寄存器47

    2.6.2MIPS的数据表示47

    ...

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