计算机系统结构（第3版）

本书系统地论述了计算 机系统结构的基本概念、基 本原理、基本结构和基本方 法，强调采用最化的分析方 法，使读者能够更具体、实 际地分析和理解计算机系统 结构。 全书共10章，分别为： 计算机系统结构的基本概念 ，计算机指令集结构，流水 线技术，指令级并行，存储 系统，输入/输出系统，互 连网络，多处理机，机群系 统，多核系统结构与编程。 第1章论述计算机系统结构 的概念以及定量分析基础。 第2章论述计算机指令集的 设计、RISC技术以及MIPS 指令集结构。第3章论述流 水线及其性能分析、流水线 中的相关与冲突及其解决方 法、向量处理机。第4章论 述指令级并行性开发，包括 指令的动态调度、动态分支 预测技术、多指令流出技术 、循环展开和指令调度等。 第5章论述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。第6章论述独立磁 盘冗余阵列RAID、总线、 通道及其流量分析。第7章 论述互连函数、互连网络的 结构参数与性能指标、静态 互连网络、动态互联网络以 及消息传递机制等。第8章 论述对称式多处理机结构、 分布式存储多处理机结构、 同步以及同时多线程技术等 。第9章论述机群系统的基 本结构、特点以及分类等。 第10章论述多核架构、实例 以及基于多核的并行程序设 计。附录为计算机系统结构 模拟实验、MIPSsim使用手 册与MIPS16模拟器及相关 指令。 本书内容丰富，实例具 体，采用微课的形式，为重 要知识点或实例配有教学视 频和动画，可作为高校计算 机及相关专业的计算机系统 结构课程教材，也可供相关 科技人员参考。

第1章 计算机系统结构的基本概念 1.1 引言 1.2 计算机系统结构的概念 1.2.1 计算机系统的层次结构 1.2.2 计算机系统结构的定义 1.2.3 计算机组成和计算机实现 1.2.4 计算机系统结构的分类 1.3 定量分析技术 1.3.1 计算机系统设计的设计原则和定量原理 1.3.2 计算机系统的性能评测 1.4 计算机系统结构的发展 1.4.1 冯·诺依曼结构 1.4.2 软件对系统结构的影响 1.4.3 器件发展对系统结构的影响 1.4.4 应用对系统结构的影响 1.5 计算机系统结构中并行性的发展 1.5.1 并行性的概念 1.5.2 提高并行性的技术途径 1.5.3 单处理机系统中并行性的发展 1.5.4 多处理机系统中并行性的发展 习题 第2章 计算机指令集结构 2.1 指令集结构的分类 2.2 寻址方式 2.3 指令集结构的功能设计 2.3.1 CISC指令集结构的功能设计 2.3.2 RISC指令集结构的功能设计 2.3.3 控制指令 2.4 操作数的类型和大小 2.5 指令格式的设计 2.6 MIPS指令集结构 2.6.1 MIPS的寄存器 2.6.2 MIPS的数据表示 2.6.3 MIPS的数据寻址方式 2.6.4 MIPS的指令格式 2.6.5 MIPS的操作 2.6.6 MIPS的控制指令 2.6.7 MIPS的浮点操作 习题 第3章 流水线技术 3.1 流水线的基本概念 3.1.1 什么是流水线 3.1.2 流水线的分类 3.2 流水线的性能指标 3.2.1 吞吐量 3.2.2 加速比 3.2.3 效率 3.2.4 流水线性能分析举例 3.2.5 流水线设计中的若干问题 3.3 流水线的相关与冲突