计算机系统结构教程(第4版题库版21世纪高等学校计算机类专业核心课程系列教材)

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 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 全书共有15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，以及多 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。第12章论述机群系统 。第13章论述领域专用体系 结构。最后两章分别论述阵 列处理机和数据流计算机。 本书内容丰富、语言简 练、可读性好，可作为高等 院校计算机及相关专业的教 材，也可作为相关科技人员 的参考书。

张晨曦（FotoSky） 同济大学摄影讲师 计算机博士、教授 上海市教学名师 海市模范教师 国家杰出青年基金获得者 1960年出生于福建龙岩，1988毕业于国防科技大学，获博士学位，1992年被破格提拔为教授，年仅32岁，有摄影实践和教学经历近20年。在《中国摄影年鉴》《中国摄影家》《摄影之友》以及《环境经济》等杂志上发表了30多幅作品。作品“神仙湾”获2011年索尼全景摄影大赛二等奖，作品“美丽博物馆”获2012第九届上海双年展“建筑、人、艺术”主题摄影展优秀作品奖。作品“挪威馆”被收入新华社出版的上海世博会画册，在色影无忌网站上发表的风光片帖子获数十万访问量。 15岁开始当中学老师，有42年的教龄，擅长教学。编写出版计算机专著和教材10余部，现正积极从事摄影的普及教育工作。

第1章 计算机系统结构基础知识 1.1 计算机系统结构的基本概念 1.1.1 计算机系统的层次结构 1.1.2 计算机系统结构的定义 1.1.3 计算机组成和计算机实现 1.1.4 计算机系统结构的分类 1.2 计算机系统的设计 1.2.1 计算机系统设计的定量原理 1.2.2 计算机系统设计者的主要任务 1.2.3 计算机系统设计的主要方法 1.3 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·诺依曼结构及其改进 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 单机系统中并行性的发展 1.5.4 多机系统中并行性的发展 1.5.5 并行机的发展变化 习题1 第2章 指令系统的设计 2.1 指令系统结构的分类 2.2 指令系统的寻址方式 2.3 指令系统的设计和优化 2.3.1 指令系统设计的基本原则 2.3.2 控制指令 2.3.3 指令操作码的优化 2.3.4 指令字格式的优化 2.4 指令系统的发展和改进 2.4.1 沿CISC方向发展和改进指令系统 2.4.2 沿RISC方向发展和改进指令系统 2.5 操作数的类型和大小 2.6 MIPS指令系统结构 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2 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 流水线的吞吐率 3.2.2 流水线的加速比 3.2.3 流水线的效率 3.2.4 流水线的性能分析举例 3.2.5 流水线设计中的若干问题 3.3 非线性流水线的调度 3.3.1 单功能非线性流水线的最优调度 3.3.2 多功能非线性流水线的调度 3.4 流水线的相关与冲突 3.4.1 一条经典的5段流水线 3.4.2 相关与流水线冲突 3.5 流水线的实现 3.5.1 MIPS的一种简单实现 3.5.2 基本的MIPS流水线 习题3 第4章 向量处理机 第5章 指令级并行及其开发——硬件方法 第6章 指令级并行的开发——软件方法 第7章 存储系统 第8章 输入输出系统 第9章 互连网络 第10章 多处理机 第11章 多核架构与编程 第12章 机群系统 第13章 领域专用体系结构 第14章 阵列处理机 第15章 数据流计算机 参考文献