计算机系统结构教程

张晨曦，男，1960年9月生，汉族，福建龙岩人。他现任同济大学软件学院教授、博士生导师，国家级“中青年有突出贡献专家”，国家杰出青年基金获得者，先后主持了4项国家自然科学基金项目。1988年获博士学位，后一直在国防科技大学计算机学院工作，2005年9月调入同济大学。    张晨曦负责建设的计算机系统结构课程被评为2008年度国家级精品课程。他主讲计算机系统结构课程和从事系统结构的研究20余年，进行了一系列的教学改革和课程建设，取得了突出的成绩。    他于1992年开发出了国内第一套系统结构CA1课件（含30个动画），在清华、北大等全国10多所高校应用，并于2003年完成教育部的新世纪网络课程建设工程项目“计算机体系结构网络课程”。    他负责编写出版的《计算机系统结构》（高等教育出版社）是“十五”和“十一五”国家级规划教材，该教材2002年获全国普通高等学校优秀教材2等奖，在全国至少有50所大学采用了该教材。2006年他负责主编的3本教材被列为“十一五”国家级规划教材。他撰写专著两部（第2作者），教材3本（第1作者）。其专著《新一代计算机》由荷兰North—Holland出版社出版，另一部1992年获“国家教委优秀专著特等奖”，1993年获“全国优秀科技图书一等奖”。他发表学术研究论文90多篇，其中在《中国科学》、《计算机学报》等一级刊物上发表8篇，国外发表20多篇，并有18篇被国际八大检索工具收录。    张晨曦获部委级科技进步一等奖两项（排名第2）、二等奖一项（排名第2），获部委级教学成果二、三等奖各一项。    2007年他获宝钢优秀教师奖和上海市育才奖，2008年获上海高校教学名师奖。1991年他被国家教委授予“做出突出贡献的中国博士”光荣称号，还被评为湖南省科技青年“十佳”之一。1993年他被评为“全军优秀教师”，1993年和1995年两次获“霍英东青年教师奖”，1995年获第4届“中国青年科技奖”。张晨曦从事教师工作多年，从15岁起当中学教师，对教学方法和现代教育技术有深入的研究，提出了面向远程教育和CAI的动画解析教学法。    业余爱好：摄影

第1章 计算机系统结构的基础知识
  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 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 机群系统
第12章 阵列处理机
第13章 数据流计算机
参考文献