前 言
计算机系统结构是计算机专业的专业核心课程,其主要内容是研究使用者所看到的计算机的基本结构属性,即概念性结构与功能特性。该课程的目的是使学生建立计算机系统的完整概念,掌握计算机系统的基本结构及其工作原理,学习计算机系统的分析方法和设计方法,以及计算机的发展方向等。本书全面介绍了计算机系统结构的基本概念、工作原理、体系结构和系统分析方法。本书的主要内容有计算机系统结构的基本概念、指令系统、数据表示、存储系统、标量处理机、并行处理机、向量计算机、多处理机及互连网络和非控制流计算机等。
本书共分为8章,**介绍了计算机系统结构的基本原理、构成框架与实现方案,介绍了分布式系统、集群系统和网格系统等热点技术,对学生全面了解、掌握计算机系统的基本结构属性、系统构成有很大的帮助。
第1章主要介绍了计算机系统的体系结构、层次结构模型、计算机系统结构的分类、计算机系统的性能评测和分析方法,阐述了计算机系统结构、组成和实现的关系,介绍了计算机的发展趋势。
第2章介绍了计算机系统的基本结构,主要有cpu构成、计算机的数据表示和数据类型、指令系统的设计思想、计算机总线技术、i/o技术、通道处理机与i/o处理机技术等。
第3章主要介绍了存储器体系结构的基本原理、相联存储器、高速缓冲存储器(cache)、虚拟存储器原理、存储器管理模式及存储器保护技术等。
第4章介绍了流水线并行技术,主要介绍了标量流水线的工作原理、流水线中的主要障碍与处理方法、流水线的实现与控制、流水线中的并行处理及非线性流水线的预约表控制方法,并给岀了大量的流水线实例。
第5章主要介绍了risc指令集的实现原理、编码方法、流水线等基本技术,并以arm处理器的risc指令集为例介绍了risc指令集的实现方法。
第6章主要介绍了并行处理的基本概念,介绍了多处理机的基本结构、类型,多处理机中的并行处理技术、操作系统、算法、程序设计语言、cache的一致性,以及并行处理技术;介绍了向量处理机的体系结构与类型、向量处理方式、向量处理机实例及其性能分析,也介绍了互连网络的作用、设计准则、类型、结构、互连函数,以及互连网络中的消息传递方式;*后还介绍了典型的多处理机实例,主要有mpp、smp和机群系统。
第7章主要介绍了分布式系统、集群计算机系统、网格技术的基本概念、结构原理和实现策略等,详细介绍了网格系统的