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第一章　系统结构引论1

1.1　计算机基本结构1

1.1.1　冯·诺依曼型计算机1

1.1.2　多级层次结构3

1.2　计算机系统结构、组成和实现4

1.2.1　系统结构4

1.2.2　组成和实现4

1.2.3　系统结构、组成和实现之间的关系5

1.3　系统结构的发展5

1.3.1　冯·诺依曼结构的改进5

1.3.2　系统结构发展的基本途径与因素6

1.3.3　高性能和并行处理机的发展8

1.3.4　非冯·诺依曼型计算机的发展9

习题一9

第二章　存储系统设计11

2.1　存储系统设计原理11

2.1.1　存储器在计算机中的地位11

2.1.2　存储系统的层次结构11

2.1.3　存储器访问的局部性13

2.1.4　存储系统的命中率14

2.2　并行主存系统16

2.2.1　并行主存系统结构及一般工作原理16

2.2.2　并行主存系统模数的确定17

2.2.3　并行主存系统访问周期的控制18

2.3　高速缓冲存储器（Cache）19

2.3.1 Cache的结构与基本特性19

2.3.2 Cache的地址映像21

2.3.3 Cache的替换算法25

2.3.4 Cache的透明性与写入策略26

2.3.5 长城386计算机的Cache28

2.4 存储管理34

2.4.1　主存的分区管理34

2.4.2　主存的页式管理35

2.4.3　主存的段式管理36

2.4.4　段页式管理36

2.5　虚拟存储器36

2.5.1　IBM 370系统的虚拟存储器38

2.5.2　VAX-11计算机虚拟存储器40

2.5.3　加快地址变换速度的硬件44

2.5.4　长城386计算机的虚拟存储器46

2.5.5　缺页及缺页处理50

2.5.6　虚拟存储器工作过程52

2.5.7　Sun—3虚拟存储器52

2.6　Cache—主存—辅存三级存储层次55

2.7　存储保护及控制56

2.7.1　工作状态的保护56

2.7.2　存储区域的保护56

2.7.3　访问方式保护59

2.7.4　主存控制部件59

2.8　相联存储器61

2.8.1 存储器信息访问方式61

2.8.2　相联存储器62

习题二63

第三章　输入输出系统65

3.1　输入输出系统基本概念65

3.1.1　计算机系统与输入输出的关系66

3.1.2　I/O处理方式的发展阶段66

3.2　程序控制输入输出68

3.3　中断驱动输入输出69

3.4　直接存储器访问69

3.4.1 DMA的基本原理70

3.4.2 DMA工作过程71

3.4.3 DMA在计算机系统中的布局71

3.4.4 80386微处理机的DMA74

3.5 输入输出通道75

3.5.1 输入输出通道基本原理75

3.5.2 通道种类与通道流量79

3.5.3 通道工作过程举例81

3.6 总线系统83

3.6.1 总线的作用、结构与类型83

3.6.2 总线的同步与控制84

3.6.3 总线的判优与仲裁87

3.6.4　总线标准91

3.6.5 IBM PS/2微通道结构93

3.7 虚拟I/O方式94

3.8 外围处理机（PPU）的I/O系统94

习题三96

第四章　指令系统设计与寻址方式98

4.1　数据表示98

4.1.1　数据表示及其确定98

4.1.2　浮点数表示99

4.1.3　带标志符的数据表示100

4.1.4　向量数据表示103

4.2　寻址方式103

4.2.1　寻址方式103

4.2.2　地址变换106

4.3　指令系统设计及简化107

4.3.1　指令格式设计及其优化表示107

4.3.2 CISC型指令系统及其优化实现108

4.3.3 RISC型指令系统与简化113

习题四115

第五章 处理机系统116

5.1 计算机系统的分类116

5.2 流水方式118

5.2.1 流水控制方式118

5.2.2 流水线的主要性能124

5.2.3 流水相关处理及控制机构129

5.2.4 流水线计算机举例134

5.3　向量处理机143

5.3.1　向量流水处理的条件和基本要求144

5.3.2 向量处理机的结构145

5.3.3　提高向量处理速度的技术147

5.3.4　向量化编译程序149

5.4　附加式数组处理机149

5.4.1　数组处理机的组成149

5.4.2　数组处理机的应用152

5.5　简化指令系统计算机152

5.5.1 RISC基本技术152

5.5.2 RISC技术的发展和应用156

5.5.3 SUN SPARC157

5.5.4 MIPS R2000158

5.6 超级标量计算机、超长指令字和超级流水计算机161

5.6.1　操作并行性的概念161

5.6.2　超级标量计算机163

5.6.3　超长指令字计算机165

习题五166

第六章　多处理机系统168

6.1　多处理机的并行性168

6.1.1　高度并行的计算机系统168

6.1.2　多处理机系统的结构特点169

6.2　SIMD并行处理机171

6.2.1　并行处理机的原理和结构特点171

6.2.2　ILLIAC IV并行处理机172

6.2.3　MPP并行处理机174

6.2.4　相联处理机175

6.3　多处理机系统的耦合度178

6.4　紧耦合多处理机系统179

6.4.1 同构型或异构型多处理机180

6.4.2　Cache的一致性180

6.4.3 Stratus连续处理计算机系统182

6.4.4 STARLET多机系统182

6.5 互连网络185

6.5.1　互连网络的特征185

6.5.2　多计算机系统的互连网络185

6.5.3　紧耦合多处理机的互连网络187

6.6　通用计算机构成的共享存储器的多处理机系统193

6.6.1 IBM 370系列多处理机193

6.6.2 IBM 3033多处理机194

6.7 容错计算机195

6.7.1 松耦合多处理机构成的容错计算机195

6.7.2 紧耦合多处理机构成的容错计算机197

6.7.3 Tandem“不停顿”系统197

6.7.4 Stratus容错计算机198

6.8 多处理机操作系统200

习题六201

第七章　非冯·诺依曼型计算机202

7.1　面向对象程序设计的计算机202

7.1.1　面向对象的程序设计202

7.1.2　面向对象的程序设计语言的计算机结构204

7.2　数据流计算机206

7.2.1　关于数据驱动的概念和数据流计算机基本原理206

7.2.2　数据流程序图及其语言209

7.2.3　数据流计算机的结构214

7.2.4　数据流机的问题219

7.3　面向函数程序设计的归约机220

7.3.1　函数式程序设计语言220

7.3.2　面向函数程序设计的归约机221

7.4　智能信息处理与智能计算机225

7.4.1　智能信息处理与智能机225

7.4.2　智能机的基本结构226

7.4.3　智能程序设计语言228

习题七229

参考文献230