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第1章 绪论 1

1.1 VLSI技术的发展对处理器体系结构的影响 1

1.2应用对体系结构提出的新要求 2

1.3高性能体系结构面临新的挑战 3

专用处理器 5

通用微处理器 5

DSP与可编程的媒体处理器 6

1.4新兴的流处理器 6

Imagine和Merrimac 7

CELL处理器 8

基于片上存储的VIRAM体系结构 9

片内多处理机体系结构的代表：RAW和TRIPS 10

流计算模型SCORE 12

新型流体系结构小结 12

第2章 流处理 17

2.1流处理思想 17

2.2硬件结构模型 19

解耦合计算和访存 19

多级存储层次 20

2.3流处理实例及与向量处理的比较 25

24小结 29

第3章 流处理器微体系结构 31

3.1流体系结构设计思想 31

控制子系统 32

存储子系统 33

计算子系统 34

对外接口 34

3.2流处理器的指令集设计技术 35

流级指令 35

kernel级指令 39

3.3流处理器的流水线设计技术 44

核心指令执行流水线的组织结构 45

流数据访问流水线的组织结构 46

流水线的数据通路及其相关处理 46

3.4流处理器计算子系统的设计 49

簇内寄存器文件系统 52

簇内交叉互连开关 56

运算单元ALU和DSQ 56

计算簇内便笺存储器设计 59

计算簇间的通信单元设计 60

流1O单元设计 62

3.5流处理器控制子系统的设计 63

核心指令控制逻辑 63

流指令控制逻辑 70

标量处理器核的控制逻辑 75

3.6流处理器存储子系统的设计 76

流寄存器文件 76

Cache 81

DRAM存储器 81

3.7流处理器核对外接口的设计 86

与标量处理器核的接口 86

多片流处理器核互连接口 87

片上总线接口 92

3.8提高性能的优化设计讨论 92

条件流 92

片上索引流 99

软件流水 101

3.9流处理器实例 103

用于数字媒体处理的流处理器Storm 103

用于科学计算的流处理器FT64 104

3.10小结 105

第4章 流处理器协同机制 107

4.1概述 107

4.2软件协同控制机制 108

软件协同的工作原理 109

协处理中间件 111

4.3硬件协同控制机制 119

异构核协同单元 120

协处理中间件 121

异构核协同任务的实现 121

4.4异构核间的数据传输 123

分离片外存储空间 123

共享片外存储空间 127

4.5小结 129

第5章 流编程模型与编译器 131

5.1流编程模型 131

流级程序 132

核心程序 134

StreamC／KernelC语言 135

层次化的流编译器结构 141

5.2核心级编译器设计 143

核心级编译器流程 143

VLIW调度 145

通信调度 148

寄存器分配 151

5.3流级编译器设计 158

流级编译概述 158

流级编译的流程 159

流调度 161

5.4其他流编程语言与编译环境 164

5.5小结 167

第6章 流应用与编程 169

6.1流应用概述 169

6.2流应用的映射 170

程序特征分析 170

划分数据流图 172

计算核心的编写 173

流组织及其常用方法 175

6.3媒体应用实例：高清H.264编码 178

H.264简介 178

流化平台介绍 180

H.264的流化实现 183

H.264的流化结果分析 199

6.4科学计算实例：梅森素数求解法 201

梅森素数及其求解方法LUCAS 201

LUCAS-Lehmer法的流式实现 202

LUCAS流式算法在FT64上的性能分析和评测 214

6.5小结 215

第7章 多核流处理器设计 217

7.1流体系结构多维可扩展性 217

簇内扩展 219

簇间扩展 220

多核扩展 221

7.2多核流体系结构 224

多核流体系结构的顶层硬件结构 224

流传输协议 228

流互连网络模块 236

7.3 TiSA多核流程序的设计与编译 239

面向多核的流程序设计 240

多核流程序的静态编译 243

7.4流体系结构的多维扩展代价与性能 249

VLSI开销 249

性能效率 257

7.5小结 260

第8章 未来流处理器研究 261

8.1非规则流研究 261

8.2编程模式研究 263

8.3基于流模型的多核调度 264

8.4通用领域的发展 265

8.5其他的研究点 266

8.6小结 266

参考文献 267

缩略语表 273