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1.1　计算机系统的基本概念1

1.2　计算机系统的发展1

第1章　计算机系统结构导论1

1.2.1　Von Neumann结构的特点2

1.2.2　器件发展对系统结构的影响3

1.2.3　应用对系统结构的影响4

1.2.4　算法对系统结构的影响5

1.2.5　现代计算机系统的分类和发展过程6

1.3　计算机系统的功能和结构7

1.3.1　计算机系统的层次结构7

1.3.2　计算机系统结构的定义9

1.3.4　计算机系统结构、组成和实现之间的关系10

1.3.3　计算机组成与实现10

1.3.5　计算机系统的特性11

1.4　计算机系统的设计方法13

1.4.1　软、硬件取舍的基本原则13

1.4.2　计算机系统设计的定量原则14

1.4.3　计算机系统的设计任务18

1.4.4　计算机系统的设计步骤19

1.5　现代计算机系统结构的研究领域20

1.5.1　计算机系统结构分类20

1.5.2　现代计算机系统结构研究方向24

2.1.1　CPU的组成26

2.1　中央处理器26

第2章　计算机系统结构26

2.1.2　数据表示27

2.1.3　寻址方式分析31

2.1.4　指令优化34

2.2　总线结构36

2.2.1　总线的分类36

2.2.2　总线结构的特点37

2.2.3　总线通信方式37

2.2.4　总线仲裁41

2.2.5　总线标准42

2.3　存储系统概述45

2.3.1　存储器容量、速度与价格的关系46

2.3.2　存储系统的层次结构47

2.3.3　存储系统的性能参数49

2.3.4　程序访问的局部性51

2.4　输入、输出系统53

2.4.1　输入系统53

2.4.2　输出系统54

2.4.3 中断系统56

2.4.4　通道处理机和I/O处理机58

第3章　存储系统结构64

3.1　地址的映像与变换64

3.1.1　程序的定位64

3.1.2　全相联映像及其变换69

3.1.3　直接映像及其变换70

3.1.4　组相联映像及其变换71

3.1.5　段相联映像74

3.1.6　对标志表的分析74

3.1.7　散列概念在地址变换中的应用75

3.2　替换算法及其实现76

3.2.1　替换算法的分析76

3.2.2　LRU替换算法的实现79

3.3　并行主存系统82

3.3.1 并行主存系统的频宽分析82

3.3.2　单体多字存储器84

3.3.3 多体交叉存储器84

3.3.4　并行主存系统86

3.4　高速缓冲存储器（Cache）89

3.4.1　Cache的基本结构和工作原理89

3.4.2　Cache的替换算法分析91

3.4.3　Cache的透明性92

3.4.4　任务切换对失效率的影响93

3.4.5　多处理机系统的Cache结构94

3.4.6 “Cache-主存”层次性能分析95

3.5　虚拟存储器97

3.5.1　虚拟存储器的基本结构和工作原理97

3.5.2　虚地址和辅存实地址的变换97

3.5.3　多用户虚拟存储器98

3.5.4　加快地址变换的方法102

3.5.5　虚拟存储器性能分析104

3.6.1　主存保护108

3.6　主存保护与控制108

3.6.2　主存控制部件110

第4章　流水线结构112

4.1　系统结构中的并行性概念112

4.1.1　并行性概念112

4.1.2　并行处理的发展113

4.2　流水线结构原理118

4.2.1　重叠方式118

4.2.2　先行控制120

4.2.3　流水线处理机122

4.3.1　流水线相关处理127

4.3　流水线相关处理和技术指标127

4.3.2　流水线技术指标129

4.3.3 向量的流水处理131

第5章　多处理机系统135

5.1　多处理机的概念135

5.1.1　多处理机系统的定义135

5.1.2　多重处理对处理机特性的要求136

5.2　并行处理机137

5.2.1　并行处理机的结构138

5.2.2　并行处理的特点138

5.2.3　并行处理机的互连网络139

5.2.4　阵列机结构141

5.2.5　大规模并行处理机144

5.3　多处理机结构145

5.3.1　多处理机的基本结构145

5.3.2　多处理机的互连网络147

5.3.3　多处理机系统的存储器结构154

5.3.4　多处理机系统的特点157

5.4　多处理机的软件159

5.4.1　算术表达式的并行算法159

5.4.2　程序并行性分析160

5.4.3　并行程序语言161

5.4.4　多处理机的操作系统164

5.5.1　C？多处理机167

5.5　多处理机系统实例167

5.5.2　Cmmp多处理机170

第6章 RISC结构172

6.1　RISC结构概述172

6.1.1　传统计算机系统结构的设计思想172

6.1.2　RISC设计思想的产生172

6.1.3　RISC系统结构的特点174

6.1.4　RISC的定义175

6.1.5　关于CPI的讨论176

6.2　流水线结构177

6.3　指令调度179

6.4　Cache结构181

6.4.1　实地址Cache181

6.4.2　虚地址Cache183

6.4.3　多处理器的Cache一致性问题184

第7章　分布计算环境结构187

7.1　分布计算环境的发展187

7.2　客户-服务器结构（Client/Server）187

7.2.1　客户-服务器结构的特点187

7.2.2　中间件的概念和特点188

7.3　开放式分布处理（ODP）188

7.4　公共对象请求代理体系结构（CORBA）189

7.5　基于Web的分布计算190

7.5.1　Browser/Server结构190

7.5.2　基于Web的页面描述语言标准XML191

8.2　数据流计算机的指令193

8.2.1　数据流计算机指令的组成193

第8章　数据流计算机结构193

8.1　数据流计算机的基本原理193

8.2.2　数据流计算机指令的执行194

8.3　数据流计算机结构195

8.3.1　静态数据流计算机模型及其结构195

8.3.2　动态数据流计算机模型及其结构196

8.3.3　静态与动态两种数据流计算机的比较197

8.4　数据流程序图和数据流语言198

8.4.1　数据流程序图198

8.4.2　数据流语言及其性质203

8.5.1　数据流计算机的优缺点205

8.5　数据流计算机的评价205

8.5.2　数据流计算机需解决的问题206

第9章　软件对系统结构的影响207

9.1　操作系统的影响207

9.1.1　批量处理系统208

9.1.2　单用户交互式系统208

9.1.3　分时操作系统208

9.1.4　实时操作系统209

9.1.5　网络操作系统209

9.1.6　分布式操作系统209

9.2　语言发展的影响210

9.2.1　实现新层次的方法210

9.2.2　多层计算机的设计策略211

9.2.3　程序移植213

9.2.4　现代模型的研究方法——计算机仿真215

9.3　并行处理的影响216

9.3.1　并行计算机分类216

9.3.2　并行计算机性能216

9.3.3　并行处理技术中的基本问题217

9.3.4　并行算法的效率与并行机系统结构的关系219

9.4　面向对象程序设计的影响220

9.4.1　面向对象的程序设计220

9.4.2　基于面向对象程序设计语言的计算机系统结构222

9.5　软件的固化与硬化224

10.1.1　集群计算机系统及其特点226

第10章　现代计算机系统结构的发展226

10.1　集群计算机系统结构226

10.1.2　集群系统的通信软件和网络服务228

10.1.3　集群系统的资源管理和调度228

10.1.4　集群系统的单一系统映像228

10.1.5　集群系统的并行程序设计环境229

10.2　高性能计算机系统实例229

10.2.1 自强2000的体系结构229

10.2.2　自强2000软件环境具有的特点230

10.2.3　高性能计算机应用举例231

10.3.1 网格技术基本概念232

10.3.2　网格技术简介232

10.3　网格技术232

10.3.3 网格技术应用举例234

10.4　性能评价和测量235

10.4.1　性能评价的标志235

10.4.2　性能的描述236

10.4.3　性能评价的对象236

10.4.4　性能评价的手段236

10.4.5　性能的评价236

10.4.6　性能评测标准举例237

附录A　例题238

附录B　习题260

参考文献274