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第一章 计算机系统结构的相关概念1

1.1 系统结构的有关术语1

1.1.1 计算机系统的层次结构1

1.1.2 计算机系统结构2

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 系统结构发展的影响因素6

1.2.1 存储程序计算机系统结构及其发展6

1.2.2 软件对系统结构的影响7

1.2.3 应用对系统结构的影响9

1.2.4 器件对系统结构的影响9

1.2.5 系统结构的生命周期10

1.3 定量分析技术11

1.3.1 系统设计的定量原理11

1.3.2 性能评价标准14

1.3.3 成本与价格18

1.4 系统结构中并行性的发展19

1.4.1 并行性的概念19

1.4.3 单机系统中并行性的发展20

1.4.2 提高并行性的技术途径20

1.4.4 多机系统中并行性的发展21

小结22

习题22

第二章 时间并行技术25

2.1 流水线技术25

2.1.1 流水线的基本概念25

2.1.2 流水线的表示方法27

2.1.3 流水线的特点28

2.2.1 流水线的吞吐率29

2.2 流水线的性能指标29

2.2.2 流水线的加速比32

2.2.3 流水线的效率33

2.2.4 流水线的量佳段数34

2.3 流水线的结构相关和数据相关38

2.3.1 流水线的结构相关38

2.3.2 流水线的数据相关39

2.4 流水线的控制相关43

2.4.1 控制相关的概念43

2.4.2 条件分支对流水线的影响43

2.4.3 静态分支技术44

2.4.4 动态分支预测技术49

2.4.5 流水线处理机的中断处理52

小结52

习题53

第三章 指令级并行技术55

3.1 指令级并行的概念55

3.1.1 并行性的有关术语55

3.2 数据相关及其处理技术57

3.2.1 数据相关类型57

3.1.2 多指令流出：指令级并行度57

3.2.2 寄存器重命名58

3.2.3 静态指令调度59

3.2.4 动态指令调度61

3.3 超标量流水处理机62

3.3.1 超标量流水线的发射策略62

3.3.2 典型处理机结构66

3.3.3 超标量流水处理机性能70

3.4 超流水线处理机71

3.4.1 超流水线处理机时空图71

3.4.2 典型处理机结构72

3.4.3 超流水线处理机性能74

3.5 超标量超流水线处理机75

3.5.1 指令执行时空图75

3.5.2 典型处理机结构75

3.5.3 超标量超流水线处理机性能78

3.6 超长指令字处理机78

3.6.1 VLIW处理机的特点78

3.6.2 VLIW处理机的结构模型79

3.6.3 典型处理机结构80

小结82

习题83

第四章 向量流水处理机86

4.1 向量处理的基本概念86

4.1.1 向量处理86

4.1.2 向量处理方法87

4.2 向量流水处理机的结构89

4.2.1 存储器-存储器结构89

4.2.2 寄存器-寄存器结构92

4.3 提高向量流水处理机性能的方法94

4.3.1 多功能部件的并行操作94

4.3.2 链接技术95

4.3.3 分段开采技术96

4.3.4 采用多处理机系统结构97

4.4 向量处理机的性能评估98

4.4.1 一条向量指令的执行时间98

4.4.2 一组向量操作的执行时间99

4.4.3 分段开采时一组向量操作的总执行时间100

4.4.4 最大性能R∞和半性能向量长度n1/2101

4.5 新型向量处理机102

4.5.1 CRAY Y-MP，C90102

4.5.2 NECSX-X系列104

小结105

习题105

第五章 互连网络108

5.1 互连网络的相关概念108

5.1.1 互连网络的功能和特征108

5.1.2 互连网络的描述工具109

5.1.3 互连网络的选择性参数112

5.2 互连网络的结构113

5.2.1 静态互连网络113

5.2.2 动态互连网络116

5.3.1 路由选择方法122

5.3 互连网络的路由选择和信息传递方式122

5.3.2 信息传递方式125

5.3.3 死锁与虚拟通道127

5.4 流量控制策略和通信模式129

5.4.1 流量控制策略129

5.4.2 通信模式130

小结131

习题131

6.1.1 阵列处理机的操作模型134

第六章 阵列处理机134

6.1 阵列处理机的操作模型和特点134

6.1.2 阵列处理机的特点135

6.2 阵列处理机的基本结构135

6.2.1 分布式存储器的阵列机135

6.2.2 共享存储器的阵列机136

6.3 阵列处理机实例137

6.3.1 IlliacⅣ阵列处理机137

6.3.2 MP-1阵列处理机141

6.4.1 SIMD系统结构与并行算法的关系144

6.4 阵列机的并行算法144

6.4.2 算法举例145

小结148

习题149

第七章 多处理机151

7.1 多处理机的一般模型、特点和分类151

7.1.1 多处理机的一般模型151

7.1.2 多处理机的特点152

7.1.3 多处理机的分类153

7.2.1 Cache不一致性的由来155

7.2 多处理机的Cache一致性155

7.2.2 监听协议法156

7.2.3 目录表协议法157

7.3 多处理机实例159

7.3.1 大规模并行处理机Cray T3D159

7.3.2 共享存储型多处理机Origin 2000162

7.3.3 容错计算机系统Stratus165

7.3.4 计算机机群IBM SP2168

7.4 多处理机中程序并行性的开发173

7.4.1 程序并行性的分析173

7.4.2 并行程序设计176

小结178

习题179

第八章 课程设计实验182

8.1 TEC-4计算机组成实验系统182

8.1.1 TEC-4计算机组成实验系统的特点182

8.1.2 电源和时序发生器183

8.1.3 数据通路183

8.1.4 指令系统187

8.1.5 控制器和控制台188

8.2.1 数学目的、任务与实验设备190

8.1.6 用户自选器件实验区190

8.2 微程序控制的流水计算机模型设计调试190

8.2.2 设计要求191

8.2.3 微程序控制器的设计与调试192

8.3 硬联线控制的流水计算机模型设计与调试194

8.3.1 数学目的、任务与实验设备194

8.3.2 设计与调试要求195

附录196

参考文献197