第1章 计算机体系结构的基本概念 /1
??1.1 计算机体系结构的概念 /1
1.1.1 存储程序计算机 /2
1.1.2 计算机体系结构、组成和实现 /4
1.1.3 计算机系统中的层次概念 /6
1.1.4 系列机和兼容 /9
??1.2 计算机体系结构的发展 /11
1.2.1 计算机分代、分型与分类 /11
1.2.2 软件的发展 /13
1.2.3 应用的发展 /14
1.2.4 相关核心技术产品的发展 /16
1.2.5 计算机体系结构的发展 /18
1.2.6 并行处理技术的发展 /21
1.2.7 体系结构技术的挑战 /26
??1.3 计算机系统设计和分析 /28
1.3.1 成本与价格 /28
1.3.2 基准测试程序 /31
1.3.3 量化设计的基本原则 /34
??1.4 基本的可靠性模型 /38
1.4.1 可靠性的基本概念 /38
1.4.2 多部件系统的可靠性 /39
??1.5 小结 /40
??习题1 /41
第2章 指令系统 /43
??2.1 指令系统结构的分类 /43
??2.2 寻址方式 /45
??2.3 指令系统的设计和优化 /48
2.3.1 指令系统设计的基本原则 /48
2.3.2 控制指令 /49
2.3.3 指令操作码的优化 /50
??2.4 指令系统的发展和改进 /51
2.4.1 沿CISC方向发展和改进指令系统 /51
2.4.2 沿RISC方向发展和改进指令系统 /53
??2.5 操作数的类型和大小 /55
??2.6 MIPS指令系统结构 /57
2.6.1 MIPS的寄存器 /57
2.6.2 MIPS的数据表示 /57
2.6.3 MIPS的数据寻址方式 /57
2.6.4 MIPS的指令格式 /58
2.6.5 MIPS的操作 /59
2.6.6 MIPS的控制指令 /60
2.6.7 MIPS的浮点操作 /61
??2.7 小结 /62
??习题2 /62
第3章 流水线技术 /64
??3.1 流水线概述 /64
3.1.1 流水线的基本概念 /64
3.1.2 流水线的分类 /66
??3.2 MIPS的基本流水线 /69
3.2.1 MIPS的一种简单实现 /69
3.2.2 基本的MIPS流水线 /72
3.2.3 流水线性能分析 /76
??3.3 流水线中的相关 /82
3.3.1 流水线的结构相关 /82
3.3.2 流水线的数据相关 /85
3.3.3 流水线的控制相关 /94
??3.4 流水线计算机实例分析（MIPS R4000） /101
3.4.1 MIPS R4000整型流水线 /101
3.4.2 MIPS R4000浮点流水线 /103
3.4.3 MIPS R4000流水线的性能分析 /104
??3.5 向量处理机 /105
3.5.1 向量处理方式和向量处理机 /105
3.5.2 向量处理机实例分析 /107
??3.6 小结 /110
??习题3 /111
第4章 指令级并行 /112
??4.1 指令级并行的概念 /112
4.1.1 循环展开调度的基本方法 /113
4.1.2 相关性 /117
??4.2 指令的动态调度 /121
4.2.1 动态调度的原理 /121
4.2.2 动态调度算法之一：记分牌 /122
4.2.3 动态调度算法之二：Tomasulo
??????????算法 /130
??4.3 控制相关的动态解决技术 /140
4.3.1 分支预测缓冲 /141
4.3.2 分支目标缓冲 /143
4.3.3 基于硬件的前瞻执行 /146
??4.4 多指令流出技术 /150
4.4.1 静态超标量技术 /150
4.4.2 动态多指令流出技术 /153
4.4.3 超长指令字技术 /155
4.4.4 多流出处理器受到的限制 /156
??4.5 小结 /158
??习题4 /158
第5章 存储层次 /161
??5.1 存储器的层次结构 /161
5.1.1 多级存储层次 /161
5.1.2 存储层次的性能参数 /162
5.1.3 两种存储层次关系 /163
5.1.4 存储层次的4个问题 /164
??5.2 Cache基本知识 /164
5.2.1 映像规则 /165
5.2.2 查找方法 /167
5.2.3 替换算法 /168
5.2.4 写策略 /169
5.2.5 Cache结构 /171
5.2.6 Cache性能分析 /173
5.2.7 改进Cache性能 /177
??5.3 降低Cache失效率的方法 /177
5.3.1 调节Cache块大小 /180
5.3.2 提高相联度 /181
5.3.3 Victim Cache /183
5.3.4 硬件预取 /184
5.3.5 编译器控制的预取 /185
5.3.6 编译器优化 /187
??5.4 减少Cache失效开销 /191
5.4.1 写缓冲及写合并 /191
5.4.2 让读失效优先于写 /192
5.4.3 请求字处理 /193
5.4.4 多级Cache /193
5.4.5 非阻塞Cache /196
??5.5 减少命中时间 /198
5.5.1 容量小、结构简单的Cache /198
5.5.2 虚拟Cache /199
5.5.3 访问流水化 /201
5.5.4 多体Cache /201
5.5.5 路预测 /202
5.5.6 Trace Cache /202
5.5.7 Cache优化技术总结 /203
??5.6 主存 /204
5.6.1 存储器组织技术 /204
5.6.2 存储器芯片技术 /208
??5.7 虚拟存储器 /211
5.7.1 虚拟存储器基本原理 /211
5.7.2 快表 /214
5.7.3 虚存和Cache关系的例子 /215
??5.8 虚存保护和虚存实例 /216
5.8.1 进程保护技术 /216
5.8.2 页式虚存举例：64位Opteron /217?
5.8.3 虚拟机保护 /219
??5.9 综合实例：AMD Opteron存储层次 /223
??5.10 小结 /226
??习题5 /227
第6章 输入输出系统 /229
??6.1 引言 /229
6.1.1 I/O处理对计算机总体性能的
??????????影响 /229
6.1.2 I/O系统的可靠性 /230
??6.2 外部存储设备 /230
6.2.1 磁盘设备 /231
6.2.2 Flash存储器与固态硬盘SSD /235
6.2.3 磁带设备 /236
6.2.4 光盘设备 /239
??6.3 I/O系统性能分析与评测 /240
6.3.1 I/O性能与系统响应时间 /241
6.3.2 Little定律 /242
6.3.3 M/M/1排队系统 /243
6.3.4 M/M/m排队系统 /245
6.3.5 I/O基准测试程序 /246
??6.4 I/O系统的可靠性、可用性和可信性 /248
??6.5 廉价磁盘冗余阵列 /250
6.5.1 RAID0 /252
6.5.2 RAID1 /253
6.5.3 RAID2 /255
6.5.4 RAID3 /255
6.5.5 RAID4 /257
6.5.6 RAID5 /258
6.5.7 RAID6 /259
6.5.8 RAID的实现与发展 /260
??6.6 I/O设备与CPU/存储器的连接——总线 /261
6.6.1 总线设计应考虑的因素 /261
6.6.2 总线标准和实例 /262
6.6.3 设备的总线连接 /264
??6.7 通道 /265
6.7.1 通道的功能 /265
6.7.2 通道的工作过程 /266
6.7.3 通道的种类 /268
??6.8 I/O与操作系统 /268
6.8.1 DMA和虚拟存储器 /269
6.8.2 I/O和Cache的数据一致性 /269
6.8.3 异步I/O /271
6.8.4 文件信息的维护 /271
??6.9 小结 /272
??习题6 /273
第7章 多处理机 /274
??7.1 引言 /274
7.1.1 并行计算机体系结构的分类 /274
7.1.2 通信模型和存储器的结构模型 /276
7.1.3 并行处理面临的挑战 /278
??7.2 对称式共享存储器体系结构 /280
7.2.1 多处理机Cache一致性 /280
7.2.2 实现一致性的基本方案 /281
7.2.3 监听协议及其实现 /283
??7.3 分布式共享存储器体系结构 /284
7.3.1 基于目录的Cache一致性 /285
7.3.2 目录协议及其实现 /287
??7.4 互联网络 /288
7.4.1 互联网络的性能参数 /288
7.4.2 静态连接网络 /291
7.4.3 动态连接网络 /295
7.4.4 片上网络 /299
??7.5 同步 /302
7.5.1 基本硬件原语 /302
7.5.2 用一致性实现锁 /304
7.5.3 同步性能问题 /305
7.5.4 大规模机器的同步 /308
??7.6 同时多线程 /311
7.6.1 将线程级并行转换为指令级并行 /312
7.6.2 同时多线程处理器的设计 /313
7.6.3 同时多线程的性能 /314
??7.7 并行处理器的性能评测 /316
??7.8 多处理机实例 /317
7.8.1 实例1：T1处理器 /317
7.8.2 实例2：Origin 2000 /320
??7.9 小结 /321
??习题7 /322
第8章 集群计算机 /324
??8.1 集群的基本概念和结构 /324
8.1.1 集群的基本结构 /324
8.1.2 集群的软件模型 /326
??8.2 集群的特点 /327
??8.3 集群的分类 /328
??8.4 典型集群系统简介 /329
8.4.1 Berkeley NOW /329
8.4.2 Beowulf /330
8.4.3 LAMP /330
8.4.4 IBM SP2 /331
??8.5 小结 /333
??习题8 /333
参考文献 /334
