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第1章 计算机系统简介 1

1.1 计算机组件与特征参数 1

1.2 程序的翻译和执行 5

1.2.1 C程序的翻译和执行 5

1.2.2 Java程序的翻译和执行 6

1.3 计算机系统层次结构 7

1.4 计算机系统性能评测 9

1.4.1 性能度量参数与均值 9

1.4.2 评测程序 11

1.5 量化设计原则 15

1.6 计算机分类 18

习题1 19

第2章 指令集体系结构 26

2.1 数制和字符编码 26

2.1.1 数制 26

2.1.2 字符编码 28

2.2 指令功能 32

2.2.1 常用指令功能 32

2.2.2 寄存器 33

2.2.3 存储器 37

2.2.4 栈 39

2.3 数据类型 42

2.3.1 基础数据类型 42

2.3.2 数值数据类型 43

2.3.3 其他数据类型 44

2.4 寻址方式 46

2.4.1 立即寻址 46

2.4.2 寄存器寻址 46

2.4.3 直接寻址 46

2.4.4 寄存器间接寻址 47

2.4.5 相对基址寻址 48

2.4.6 相对变址寻址 48

2.4.7 基址变址寻址 49

2.5 指令格式 49

2.5.1 IA-32指令格式 49

2.5.2 MIPS32指令格式 51

2.5.3 指令格式小结 52

2.6 CISC和RISC 52

习题2 54

第3章 处理器内部的并行技术 59

3.1 指令流水线 60

3.1.1 Intel 486指令流水线 60

3.1.2 流水线性能 62

3.2 超标量技术 63

3.2.1 Intel Pentium超标量流水线 64

3.2.2 旁路／定向技术 68

3.2.3 结构冲突 69

3.2.4 数据冲突 69

3.2.5 控制冲突 70

3.3 动态调度和推测执行 72

3.3.1 P6系列处理器微体系结构 73

3.3.2 寄存器重命名 76

3.3.3 保留站 77

3.3.4 乱序执行 77

3.3.5 按序提交 79

3.4 Trace Cache技术 79

3.4.1 超流水技术 80

3.4.2 追踪高速缓存存储内容 82

3.5 VLIW和EPIC 83

3.5.1 C67x VLIW体系结构 84

3.5.2 Itanium EPIC体系结构 86

3.5.3 循环展开和软件流水 88

3.6 线程级并行技术 90

3.6.1 标量处理器对多线程的支持 90

3.6.2 同时多线程 91

3.6.3 Intel HT技术 92

3.6.4 多核技术 96

习题3 97

第4章 存储体系 104

4.1 存储资源的层次结构 104

4.1.1 存储层次的平均访问时间 105

4.1.2 存储体系的构建基础 106

4.2 Cache的组织及映像 106

4.2.1 Cache的基本组织 107

4.2.2 直接映像Cache 108

4.2.3 全相联映像Cache 109

4.2.4 组相联映像Cache 110

4.2.5 替换策略 111

4.2.6 写策略 112

4.2.7 Cache性能的影响因素 112

4.3 高级语言程序数据组织与访问的优化 113

4.3.1 数据结构的声明 114

4.3.2 针对访问性能的循环变换 114

4.4 虚拟存储器 116

4.4.1 虚拟空间的划分 116

4.4.2 虚地址到物理地址的转换 117

4.4.3 加快地址转换——TLB 123

4.5 Cache和虚拟存储器的集成方式 125

4.5.1 PIPT 125

4.5.2 VIVT 126

4.5.3 VIPT 127

4.6 操作系统对虚拟存储器的管理 128

4.6.1 Linux对虚拟存储器的管理 128

4.6.2 Windows对虚拟存储器的管理 129

习题4 132

第5章 数据存储技术 151

5.1 硬盘结构及数据组织 151

5.1.1 硬盘的物理结构 151

5.1.2 硬盘的数据组织 152

5.1.3 硬盘分区 153

5.2 磁盘阵列 153

5.2.1 RAID等级 154

5.2.2 磁盘阵列的应用配置 157

习题5 160

第6章 计算机体系结构的发展 163

6.1 可扩展计算机 163

6.2 机群 164

6.2.1 机群系统的结构 165

6.2.2 机群系统的分类 167

6.2.3 机群系统的优点 167

6.2.4 PC机群结构 168

6.3 通信机制 169

6.3.1 网络拓扑结构 170

6.3.2 精简通信协议 170

6.4 PVM和MPI 173

6.4.1 PVM 174

6.4.2 MPI 177

6.5 网格 179

6.5.1 网格系统结构 180

6.5.2 网格特点 181

6.5.3 五层沙漏模型 182

6.5.4 OGSA 184

6.5.5 网格工具包 189

6.5.6 GT4 191

6.6 本章小结 193

习题6 193

术语和缩略语索引 194

参考文献 202