1. 內(nèi)容豐富、重點明顯。強(qiáng)調(diào)基本概念、基本理論和技術(shù)方法的系統(tǒng)完善，弱化體系結(jié)構(gòu)的多樣性。

2. 內(nèi)容實用。在保證知識體系完整的前提下，盡量避免與本科段其他課程內(nèi)容重復(fù)，且留有知識空間以便碩士段開設(shè)“高級計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)”。

3. 適應(yīng)性強(qiáng)。將理論方法與體系結(jié)構(gòu)模型分開，突出前者來滿足不同學(xué)時的需要。

4. 邏輯性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)新穎。嚴(yán)格按照知識體系的前導(dǎo)后繼關(guān)系組織章節(jié)。

計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)又稱計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。在學(xué)科領(lǐng)域中，計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的二級學(xué)科，高等院校在本科階段設(shè)置“計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)”課程是近十年才普及的。“數(shù)字邏輯”、“計算機(jī)組成原理”、“計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)”和“微型計算機(jī)及其接口技術(shù)”是計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科生硬件一條線的必修課程，其中“計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)”屬于專業(yè)課。“高級計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)”是計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)一級學(xué)科和二級學(xué)科——計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的碩士研究生的基礎(chǔ)課程。

1．人們對“計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)”課程在概念認(rèn)識上的誤區(qū)

在概念認(rèn)識上，人們對“計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)”課程存在許多誤區(qū)。

首先，認(rèn)為沒有必要單獨開設(shè)“計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)”課程，導(dǎo)致許多地方高等院校的計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科階段還沒有開設(shè)該課程。①從計算機(jī)硬件系統(tǒng)設(shè)計來看，包含結(jié)構(gòu)設(shè)計、邏輯設(shè)計和物理實現(xiàn)三個層次，這如同軟件系統(tǒng)設(shè)計一樣，包含概要設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計和編程實現(xiàn)。硬件系統(tǒng)三個層次的結(jié)構(gòu)設(shè)計雖然在內(nèi)容上界限模糊，但學(xué)習(xí)時分別對應(yīng)“計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)”、“計算機(jī)組成原理”和“微型計算機(jī)及其接口技術(shù)”三門課程，不僅極具科學(xué)性，還可使學(xué)生深刻理解它們的區(qū)別和對應(yīng)的方法技術(shù)。②從“計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)”技術(shù)知識來看，教學(xué)內(nèi)容覆蓋了“計算機(jī)組成原理”、“編譯技術(shù)”、“操作系統(tǒng)”、“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”、“數(shù)字邏輯”、“微型計算機(jī)及其接口技術(shù)”等重要課程，是唯一一門把軟硬件技術(shù)知識融合在一起的課程。有了計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)方面的知識，程序員就能理解程序設(shè)計中不同選擇和取舍對程序效率的影響，迅速地查明故障來源，改善編程過程。使學(xué)生不僅知其然，還知其所以然。

其次，認(rèn)為“計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)”與“計算機(jī)組成原理”兩門課程的知識重復(fù)度高，其實不然，計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)課程在知識層次上高于計算機(jī)組成原理，兩門課程的本質(zhì)核心截然不同。①從概念結(jié)構(gòu)來看，“計算機(jī)組成原理”僅介紹最原始最簡單的計算機(jī)結(jié)構(gòu)模型，為各功能部件的講述做一個鋪墊；“計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)”則是以最簡單結(jié)構(gòu)模型為基礎(chǔ)，以提高計算機(jī)性能為目的，提出改進(jìn)的技術(shù)方法，為各種現(xiàn)代并行計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的講述做一個鋪墊，比如指令多處理機(jī)、陣列處理機(jī)、向量處理機(jī)和多處理機(jī)系統(tǒng)等。②從課程內(nèi)容組織來看，“計算機(jī)組成原理”是按功能部件展開的，講述部件的功能作用和采用原始簡單的技術(shù)方法實現(xiàn)其功能的工作原理與邏輯結(jié)構(gòu)的設(shè)計；“計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)”則是按信息處理展開的，講述軟硬界面劃分的權(quán)衡策略與優(yōu)化方法、分析設(shè)計技術(shù)及其對計算機(jī)性能提高的作用與支持其實現(xiàn)的概念性結(jié)構(gòu)。③從同一技術(shù)知識來看，“計算機(jī)組成原理”、“微型計算機(jī)及其接口技術(shù)”和“計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)”在內(nèi)容上有一定相似，但“計算機(jī)組成原理”講述的是普遍性，“微型計算機(jī)及其接口技術(shù)”講述的是特殊性，“計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)”講述的是將普遍性轉(zhuǎn)化到特殊性的思維方法，比如計算機(jī)中用到的尋址方式很多，微型計算機(jī)要選用哪些、如何選擇則是由計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的技術(shù)知識來解決。

再次，認(rèn)為“計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)”是碩士研究生的基礎(chǔ)課程，導(dǎo)致計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科階段的知識體系“軟化”和“應(yīng)用化”。①本科計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的“數(shù)字邏輯”、“計算機(jī)組成原理”、“計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)”硬件一條線課程與“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”、“操作系統(tǒng)”、“編譯技術(shù)”軟件一條線課程依次相對應(yīng)，“編譯技術(shù)”是本科課程，“計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)”也應(yīng)設(shè)置。其根本原因在于“重軟輕硬”，事實上，計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)在經(jīng)過先硬后軟的發(fā)展過程之后，已進(jìn)入了軟硬件協(xié)同優(yōu)化設(shè)計階段，即計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)發(fā)展階段。②計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)在應(yīng)用軟件開發(fā)方面不如軟件工程專業(yè)，在硬件開發(fā)方面不如電子技術(shù)專業(yè)，唯有在系統(tǒng)軟件和嵌入式系統(tǒng)開發(fā)上有獨特的優(yōu)勢。而系統(tǒng)軟件和嵌入式系統(tǒng)開發(fā)需要計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的技術(shù)知識來支撐。③經(jīng)過60多年的發(fā)展，計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，技術(shù)知識體系已很龐大，需要分兩個階段學(xué)習(xí)，區(qū)分兩個階段的教學(xué)內(nèi)容是關(guān)鍵。本科階段以并行處理技術(shù)為主線，講述計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)基本概念、通用技術(shù)方法（如加工（流水線）技術(shù)、存儲組織技術(shù)、信息交換（互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)）和單處理機(jī)的體系結(jié)構(gòu)。碩士研究生階段以體系結(jié)構(gòu)為主線，講述并行計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)基本概念、體系結(jié)構(gòu)（如陣列處理機(jī)、向量處理機(jī)、多處理機(jī)、非程序控制計算機(jī)）及其相應(yīng)的專用技術(shù)。

2．“計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)”課程的特點

“計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)”作為本科計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)跨越軟硬件技術(shù)知識體系的高年級課程，具有以下特點：

（1）綜合性強(qiáng)，知識面廣。計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)所涉及的知識幾乎與所有計算機(jī)專業(yè)基礎(chǔ)和相關(guān)的前繼課程的知識有關(guān)，需要對各課程知識融會貫通，才能理解其中的基本概念和理論方法。比如講流水線技術(shù)，一定要以“計算機(jī)組成原理”中的指令執(zhí)行過程和“微型計算機(jī)及其接口技術(shù)”中的8086處理機(jī)由EU和BIU兩個功能部件并行操作作為切入點，在提出一二次重疊的概念基礎(chǔ)上，才能使學(xué)生透徹理解流水線技術(shù)的基本概念、理論方法，以及應(yīng)用對計算機(jī)并行性提高是基于時間并行的原理。

（2）理論性強(qiáng)，抽象繁雜。計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)所涉及的名詞不僅多，而且一般都是抽象的概念，沒有對應(yīng)的實體。理論方法一般是應(yīng)用到大中型計算機(jī)系統(tǒng)上，學(xué)生接觸不到相應(yīng)的機(jī)器。實驗環(huán)境缺乏，實踐教學(xué)基本空白，學(xué)生對計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)改進(jìn)的理論方法難以獲得直觀認(rèn)識。

（3）教學(xué)內(nèi)容變化快。計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)已進(jìn)入了快速發(fā)展階段，原有的理論方法不斷深入，比如哪些多級交叉開關(guān)動態(tài)網(wǎng)絡(luò)是常用的等，新的理論方法不斷提出，比如模式匹配驅(qū)動的計算機(jī)模型等。

3．合理定位教學(xué)內(nèi)容，使教材具有自身的特點

在課程內(nèi)容的選擇上，按照學(xué)科知識體系的完整性、適時性和針對性原則來組織。在保證課程內(nèi)容既沒有知識的簡單重復(fù)、又沒有重要知識缺失的前提下，適當(dāng)補(bǔ)充新知識。尤其是對于地方性高等院校，應(yīng)強(qiáng)調(diào)概念方法，減少量化分析；應(yīng)強(qiáng)調(diào)成熟廣泛應(yīng)用理論方法的深入完善，減少新概念、新方法的出現(xiàn)；應(yīng)強(qiáng)調(diào)與微型計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的結(jié)合，適當(dāng)介紹大中型計算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)。本書作者長期從事“計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)”本科生與碩士研究生課程的教學(xué)，查閱和綜合分析了相關(guān)資料，吸收國內(nèi)同類教材編寫思路，結(jié)合地方高等院校的實際，在2005年于中國水利水電出版社出版的《計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)》的基礎(chǔ)上，對教材內(nèi)容進(jìn)行大刀闊斧的改進(jìn)并重組，構(gòu)建了課程內(nèi)容，編寫了本書。

本書以程序控制計算機(jī)的并行處理為主線，突出并行處理技術(shù)是改善計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)。在系統(tǒng)介紹計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的基本概念、整機(jī)體系結(jié)構(gòu)分析設(shè)計的理論方法、計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)發(fā)展的方向架構(gòu)基礎(chǔ)上，從實現(xiàn)并行性的技術(shù)途徑——時間重疊、資源重復(fù)和資源共享出發(fā)，詳細(xì)講述流水線技術(shù)（加工技術(shù)）、存儲組織技術(shù)（存儲技術(shù)）、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（傳輸技術(shù)）、計算機(jī)屬性優(yōu)化選擇技術(shù)等的基本概念和理論方法、實現(xiàn)的邏輯結(jié)構(gòu)要求、提高計算機(jī)性能的評測，簡述指令級高度并行處理機(jī)、數(shù)據(jù)操作級并行處理機(jī)、多處理機(jī)等實現(xiàn)的技術(shù)基礎(chǔ)、結(jié)構(gòu)模型和性能特點。

本書的主要特點是：①內(nèi)容章節(jié)安排思路新，將計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)分析設(shè)計的理論方法與并行處理機(jī)體系結(jié)構(gòu)模型分開，突出前者來滿足不同學(xué)時的需要；②強(qiáng)調(diào)基本概念、基本理論和技術(shù)方法的系統(tǒng)完善，削弱體系結(jié)構(gòu)的多樣性；③注重基本概念的一般解釋，而不是典型狹義解釋；④在保證知識體系完整的前提下，盡量避免與其他課程內(nèi)容的重復(fù)。

本書由劉超任主編，胡全連、吳克捷、鄭燚任副主編，參加編寫的還有楊印根、周琪云、周新、周一凡、葛瑋、羅文兵、樂兵、何春旺等。在編寫與出版過程中得到了江西師范大學(xué)甘登文教授等和中國水利水電出版社朱敦名教授的關(guān)心與幫助，在此表示感謝。

由于作者水平有限，書中疏漏甚至錯誤之處在所難免，敬請各位專家、讀者批評指正。

編 者

2010年9月

第二版前言
第一版前言

第1章 計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)導(dǎo)論 1
1.1 計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的基本概念 1
1.1.1 提高計算機(jī)性能的硬件因素 1
1.1.2 廣義的計算機(jī)語言與虛擬計算機(jī) 2
1.1.3 計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)及其范疇 3
1.1.4 計算機(jī)組成與計算機(jī)實現(xiàn) 4
1.1.5 計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的特性 6
1.2 計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的演變 10
1.2.1 計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的基本模型 10
1.2.2 計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)存在的主要問題
及其改進(jìn) 12
1.2.3 計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的演變過程 14
1.3 影響計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的因素 16
1.3.1 影響計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的基本因素 16
1.3.2 編譯技術(shù)與計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的關(guān)系 20
1.3.3 算法與計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的關(guān)系 23
1.3.4 計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的分類 23
1.4 計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)中的并行性及其發(fā)展 27
1.4.1 并行性與并行處理 27
1.4.2 并行性等級的劃分 28
1.4.3 提高計算機(jī)并行性的技術(shù)途徑 29
1.4.4 多機(jī)系統(tǒng)及其耦合度 29
1.4.5 多處理機(jī)系統(tǒng) 30
1.4.6 計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)實現(xiàn)并行處理的歷程 31
1.5 計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ) 34
1.5.1 計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則 34
1.5.2 計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法 35
1.5.3 軟件可移植性及其實現(xiàn)的方法 36
1.5.4 計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計的定量原理 38
1.5.5 CPU性能分析 39
1.6 計算機(jī)系統(tǒng)的評價 41
1.6.1 計算機(jī)系統(tǒng)評價的概念 41
1.6.2 計算機(jī)系統(tǒng)的性能 41
1.6.3 計算機(jī)系統(tǒng)的成本與價格 42
1.6.4 程序執(zhí)行時間的測定 43
習(xí)題一 45
第2章 流水線技術(shù) 49
2.1 流水線的基本概念 49
2.1.1 多條指令的執(zhí)行方式 49
2.1.2 什么是流水線 50
2.1.3 流水線的表示方法 51
2.1.4 流水線的分類 52
2.1.5 流水線的特點 55
2.2 處理機(jī)實現(xiàn)流水線的基本結(jié)構(gòu) 56
2.2.1 重疊執(zhí)行方式的基本結(jié)構(gòu) 56
2.2.2 先行控制方式的基本結(jié)構(gòu) 57
2.2.3 先行控制指令流水線的基本結(jié)構(gòu) 60
2.2.4 運算操作流水線和宏流水線的
基本結(jié)構(gòu) 61
2.2.5 流水線結(jié)構(gòu)設(shè)計中的若干問題 61
2.3 線性流水線的性能及其分析 62
2.3.1 吞吐率（Through Put rate，TP） 62
2.3.2 加速比（Speedup ratio，S） 64
2.3.3 效率（Efficiency，E） 64
2.3.4 吞吐率、加速比和效率之間的關(guān)系 65
2.3.5 流水線“瓶頸”問題的解決方法 65
2.3.6 流水線最佳段數(shù)的選擇 67
2.4 流水線中的相關(guān)及其處理 70
2.4.1 流水線中相關(guān)的基本概念 70
2.4.2 資源相關(guān) 71
2.4.3 操作數(shù)相關(guān) 73
2.4.4 指令相關(guān) 76
2.4.5 變址相關(guān) 76
2.4.6 條件轉(zhuǎn)移相關(guān)及其對流水線效率的
影響 77
2.4.7 條件轉(zhuǎn)移相關(guān)的處理技術(shù) 79
2.4.8 無條件轉(zhuǎn)移相關(guān) 85
2.4.9 中斷轉(zhuǎn)移相關(guān) 85
2.5 非線性流水線的調(diào)度 86
2.5.1 問題的提出 86
2.5.2 非線性流水線調(diào)度的相關(guān)術(shù)語
及其計算方法 88
2.5.3 最小啟動循環(huán)調(diào)度策略的求解
及其實現(xiàn) 89
2.5.4 非線性流水線的優(yōu)化調(diào)度方法 91
2.5.5 多功能非線性流水線的調(diào)度 93
習(xí)題二 95
第3章 互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 101
3.1 互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的基本概念 101
3.1.1 互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)及其組成與特征 101
3.1.2 互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的描述工具 103
3.1.3 常用的基本互連函數(shù) 104
3.1.4 互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特性和傳輸性能參數(shù) 108
3.1.5 互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的分類 110
3.2 靜態(tài)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò) 112
3.2.1 靜態(tài)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)及類型 112
3.2.2 靜態(tài)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu) 112
3.2.3 靜態(tài)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)特性的比較 116
3.3 動態(tài)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò) 116
3.3.1 動態(tài)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)及其互連形式 116
3.3.2 總線互聯(lián)網(wǎng)絡(luò) 116
3.3.3 交叉開關(guān)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò) 117
3.3.4 多級交叉開關(guān)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò) 118
3.3.5 動態(tài)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)特性的比較 120
3.4 常用的多級交叉開關(guān)動態(tài)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò) 121
3.4.1 多級動態(tài)網(wǎng)絡(luò)（Omega網(wǎng)絡(luò)） 121
3.4.2 STARAN多級動態(tài)網(wǎng)絡(luò) 123
3.4.3 間接二進(jìn)制n方體多級動態(tài)網(wǎng)絡(luò) 127
3.4.4 多級動態(tài)網(wǎng)絡(luò) 128
3.4.5 DM多級動態(tài)網(wǎng)絡(luò) 129
3.4.6 基準(zhǔn)多級動態(tài)網(wǎng)絡(luò) 130
3.4.7 可重排3級Clos網(wǎng)絡(luò) 131
3.4.8 Benes二進(jìn)制置換網(wǎng)絡(luò) 132
3.5 互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的消息傳遞 135
3.5.1 消息傳遞的格式與方式 135
3.5.2 路由選擇及其方法 138
3.5.3 算術(shù)選路算法 140
3.5.4 虛擬通道 141
3.5.5 死鎖 142
3.5.6 流量控制策略 147
3.5.7 選播和廣播尋徑 150
習(xí)題三 152
第4章 計算機(jī)屬性優(yōu)選技術(shù) 157
4.1 數(shù)據(jù)表示 157
4.1.1 數(shù)據(jù)表示的基本概念 157
4.1.2 引入數(shù)據(jù)表示的基本原則 159
4.1.3 自定義數(shù)據(jù)表示 159
4.1.4 向量與堆棧數(shù)據(jù)表示 163
4.1.5 浮點數(shù)的尾數(shù)基值及其格式設(shè)計 165
4.1.6 原子類型操作數(shù)的大小 168
4.2 尋址技術(shù)與存儲保護(hù) 169
4.2.1 編址方式 169
4.2.2 尋址方式 171
4.2.3 程序裝入與定位 172
4.2.4 存儲保護(hù) 174
4.3 指令格式的優(yōu)化設(shè)計 176
4.3.1 指令系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ) 176
4.3.2 指令系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分類 178
4.3.3 指令字的編碼格式 179
4.3.4 指令格式中的地址碼 181
4.3.5 指令格式中的操作碼編碼 183
4.3.6 指令系統(tǒng)中的控制指令 187
4.4 指令系統(tǒng)的功能設(shè)計 191
4.4.1 指令系統(tǒng)功能的發(fā)展與改進(jìn) 191
4.4.2 復(fù)雜指令系統(tǒng)的功能設(shè)計 193
4.4.3 精簡指令系統(tǒng)的功能設(shè)計 195
4.4.4 精簡指令系統(tǒng)計算機(jī) 196
4.5 輸入輸出系統(tǒng)與總線 200
4.5.1 輸入輸出系統(tǒng)的概述 200
4.5.2 輸入輸出系統(tǒng)控制方式 202
4.5.3 輸入輸出系統(tǒng)組織方式 204
4.5.4 中斷系統(tǒng)的軟硬件功能分配 204
4.5.5 總線 210
習(xí)題四 217
第5章 并行存儲器與存儲系統(tǒng)的組織 224
5.1 并行存儲器與相聯(lián)存儲器 224
5.1.1 并行存儲器及其實現(xiàn)途徑 224
5.1.2 單體多字存儲器 224
5.1.3 多體多字交叉編址存儲器 226
5.1.4 多體多字存儲器的無訪問沖突 229
5.1.5 相聯(lián)存儲器 230
5.2 存儲系統(tǒng)的組織原理 233
5.2.1 存儲系統(tǒng)的基本概念 233
5.2.2 存儲系統(tǒng)組織的基本思想 234
5.2.3 存儲的基本層次和三級
存儲系統(tǒng) 236
5.2.4 三級存儲系統(tǒng)的組織方式 238
5.2.5 存儲系統(tǒng)的性能指標(biāo) 239
5.3 Cache存儲系統(tǒng)的組織基礎(chǔ) 241
5.3.1 Cache存儲系統(tǒng)的工作原理 241
5.3.2 幾種地址映像和地址變換
的方法 242
5.3.3 替換算法及其實現(xiàn) 251
5.3.4 Cache存儲系統(tǒng)的一致性維護(hù) 255
5.3.5 Cache存儲系統(tǒng)的性能指標(biāo) 257
5.4 提高Cache存儲系統(tǒng)性能的方法 261
5.4.1 不命中的類型 262
5.4.2 降低Cache不命中率的方法 262
5.4.3 減少Cache不命中開銷的方法 268
5.4.4 減少Cache命中時間的方法 272
5.4.5 Cache優(yōu)化技術(shù)的比較 275
習(xí)題五 276
第6章 指令級高度并行處理機(jī)的組織 284
6.1 指令級高度并行處理機(jī)的基本概念 284
6.1.1 標(biāo)量指令與標(biāo)量處理機(jī) 284
6.1.2 指令級并行的實現(xiàn)方法
及其衡量指標(biāo) 284
6.1.3 指令發(fā)射及其類型 285
6.1.4 指令調(diào)度及其基本方法 286
6.1.5 靜態(tài)指令調(diào)度——軟件方法 286
6.2 硬件動態(tài)指令調(diào)度——硬件方法 289
6.2.1 動態(tài)指令調(diào)度的基本思想 289
6.2.2 記分牌指令調(diào)度方法 290
6.2.3 Tomasulo指令調(diào)度方法 296
6.3 基于硬件技術(shù)的多發(fā)射處理機(jī) 303
6.3.1 超標(biāo)量處理機(jī)
（Superscalar Processor） 303
6.3.2 超流水線處理機(jī)
（Superpipelining Processor） 308
6.3.3 超標(biāo)量超流水線處理機(jī) 311
6.3.4 四種不同類型處理機(jī)的性能比較 314
6.4 基于軟件技術(shù)的多發(fā)射處理機(jī) 315
6.4.1 超長指令字處理機(jī)及其結(jié)構(gòu)原理 315
6.4.2 超長指令字處理方式的特征 316
6.4.3 超長指令字與超標(biāo)量兩種
處理方式的區(qū)別 317
6.4.4 超長指令字處理機(jī)實例——Cydra 5
處理機(jī) 318
習(xí)題六 318
第7章 數(shù)據(jù)操作級高度并行處理機(jī) 322
7.1 向量處理機(jī) 322
7.1.1 向量處理的基本概念 322
7.1.2 向量處理的基本方式 323
7.1.3 向量處理機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 325
7.1.4 向量處理機(jī)的指令 327
7.1.5 提高向量處理機(jī)性能的常用技術(shù) 329
7.1.6 向量處理機(jī)的性能 334
7.1.7 向量處理機(jī)實例 335
7.1.8 向量協(xié)處理器 340
7.2 陣列處理機(jī) 344
7.2.1 陣列處理機(jī)操作模型與特點 344
7.2.2 陣列處理機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 345
7.2.3 陣列處理單元的結(jié)構(gòu) 347
7.2.4 陣列處理機(jī)的并行算法 348
7.2.5 陣列處理機(jī)的實例 351
7.3 脈動陣列處理機(jī) 362
7.3.1 脈動陣列處理機(jī)的基本原理 362
7.3.2 脈動陣列處理機(jī)的優(yōu)缺點 363
7.3.3 特定算法的脈動陣列處理機(jī)結(jié)構(gòu) 364
7.3.4 通用脈動陣列處理機(jī)結(jié)構(gòu) 366
習(xí)題七 368
第8章 多處理機(jī) 371
8.1 多處理機(jī)的基本概念 371
8.1.1 多處理機(jī)及其一般模型 371
8.1.2 多處理機(jī)的分類 372
8.1.3 多處理機(jī)的特點 375
8.1.4 多處理機(jī)的操作系統(tǒng) 376
8.2 多處理機(jī)的Cache一致性 377
8.2.1 多處理機(jī)Cache間不一致性的由來 377
8.2.2 多處理機(jī)Cache不一致的處理方法 378
8.2.3 寫無效總線監(jiān)聽協(xié)議法 379
8.2.4 基于目錄協(xié)議法 382
8.3 機(jī)群系統(tǒng) 384
8.3.1 機(jī)群系統(tǒng)及其特點 384
8.3.2 機(jī)群系統(tǒng)的軟硬件結(jié)構(gòu) 386
8.3.3 機(jī)群系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) 388
習(xí)題八 391
參考文獻(xiàn) 393