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前言页 1

第一章 绪论 1

1.1 计算机系统结构的含义 1

1.2 促进计算机系统结构发展的因素 2

1.2.1 冯·诺依曼计算机 2

1.2.2 改革冯·诺依曼机的必要性 3

1.3 计算机系统结构的发展 4

1.3.1 计算机系统的发展 4

1.3.2 计算机系统结构的发展 6

1.4 硬件与软件的功能分配 8

第二章 存贮系统 11

2.1 存贮系统基本概念 11

2.1.1 存贮器在计算机中的地位 11

2.1.2 存贮系统的层次结构 11

2.1.3 存贮器访问的局部性 13

2.1.4 层次结构中的命中率 14

2.2 并行主存系统 15

2.3.1 高速缓冲存贮器的结构 18

2.3 高速缓冲存贮器 18

2.3.2 地址映象 20

2.3.3 替换算法 25

2.3.4 写入策略 25

2.3.5 长城386计算机的高速缓冲存贮器 27

2.4 存贮管理 32

2.4.1 主存贮器分区管理的基本概念 33

2.4.2 页式管理 35

2.4.3 段式管理 36

2.5 虚拟存贮器 38

2.4.4 段页式管理 38

2.5.1 IBM370系统的虚拟存贮器 39

2.5.2 VAX-11计算机的虚拟存贮器 41

2.5.3 加快地址变换速度的硬件 46

2.5.4 长城386计算机的虚拟存贮器 48

2.5.5 缺页及其处理 51

2.5.6 虚拟存贮器工作过程 53

2.6 高速缓冲存贮器-主存-辅存三级层次 55

2.7 存贮保护 55

2.7.1 存贮保护的必要性 55

2.7.3 存贮区域的保护 57

2.7.2 工作状态的保护 57

2.7.4 访问方式的保护 59

2.8 相联存贮器 59

2.8.1 信息访问方式 59

2.8.2 相联存贮器 61

第三章 输入输出系统 64

3.1 输入输出系统基本概念 64

3.3 中断驱动输入输出 66

3.2 程序控制输入输出 66

3.4 直接存贮器访问 68

3.4.1 基本原理 68

3.4.2 直接存贮器访问的输入输出工作过程 69

3.4.3 直接存贮器访问部件在计算机系统中的布局 69

3.4.4 80386微处理机的DMA 70

3.5 输入输出通道 73

3.5.1 基本原理 73

3.5.2 分类 77

3.5.3 工作过程举例 78

3.6.1 基本概念 81

3.6 总线系统 81

3.6.2 总线的定时 82

3.6.3 总线的判优 84

第四章 指令系统的系统结构 89

4.1 引言 89

4.2 指令格式和寻址方式 90

4.2.1 指令格式和编码 90

4.2.2 指令格式举例 91

4.2.3 寻址方式 93

4.3 数据表示 96

4.3.1 浮点数表示 97

4.3.2 带标志符的数据表示 98

4.4 指令系统的设计 101

4.4.1 指令系统设计过程 101

4.4.2 对指令系统的要求 101

4.5 指令系统对高级语言的支持 103

4.5.1 冯·诺依曼语义差距 103

4.5.2 加强对高级语言支持能力的途径 103

4.6 指令系统对操作系统的支持 106

4.7 中断系统 108

4.7.1 中断的分类 108

4.7.2 中断响应的优先级 109

4.7.3 中断的屏蔽和中断处理次序 110

4.7.4 中断处理过程和硬软件功能分担 111

4.7.5 中断的断点 114

4.8 状态控制 115

第五章 处理机系统 117

5.1 计算机系统的分类 117

5.2 流水方式 118

5.2.1 指令流水线 118

5.2.2 长城386计算机的指令流水线 123

5.2.3 相关对指令流水线效率的影响 124

5.2.4 先行控制处理机 128

5.2.5 指令调度和循环展开 130

5.2.6 运算流水线 134

5.2.7 运算流水线分类 136

5.3 多功能部件处理机 137

5.4 向量处理机 139

5.4.1 向量的流水处理 139

5.4.2 向量处理机的组成 140

5.4.3 提高运算速度的技术 142

5.4.4 向量化编译程序 145

5.5 附加式数组处理机 146

5.5.1 数组处理机的组成 146

5.5.2 数组处理机的应用 149

5.6 简化指令系统计算机 150

5.6.1 产生的背景 150

5.6.2 主要特点 152

5.6.3 发展和应用 155

5.6.4 简化指令系统计算机的例子：RISCⅡ 155

5.6.5 简化指令系统计算机系统结构中的一些技术 159

5.6.6 SUN SPARC 164

5.6.7 MIPS R2000 166

5.7 超级标量计算机、超长指令字计算机和超级流水线计算机 171

5.7.1 概述 171

5.7.2 超级标量计算机 173

5.7.3 超长指令字计算机 174

第六章 多处理机系统 183

6.1 引言 183

6.1.1 高度并行的计算机系统 183

6.1.2 多处理机系统的优点 184

6.2.1 Illiac Ⅳ 186

6.2 SIMD并行处理机 186

6.2.2 Illiac Ⅳ的应用 188

6.2.3 MPP 193

6.3 松耦合多处理机系统(多计算机系统) 194

6.4 紧耦合多处理机系统(多处理机系统) 195

6.4.1 同构型和异构型多处理机 197

6.4.2 cache一致性 198

6.5 互连网络 201

6.5.1 互连网络的特征 201

6.5.2 多计算机的互连网络 201

6.5.3 紧耦合多处理机的互连网络 204

6.6 通用计算机构成共享存贮器的多处理机系统 210

6.6.1 IBM370系列多处理机 210

6.6.2 IBM3033多处理机 213

6.7 容错计算机 213

6.7.1 松耦合多处理机构成的容错计算机 214

6.7.2 紧耦合多处理机构成的容错计算机 215

6.7.3 Tandem“不停顿”系统 216

6.7.4 Stratus容错计算机 217

6.8 多处理机的操作系统 220

7.2.1 脉动阵列结构的基本原理 222

7.2 脉动阵列结构 222

第七章 计算机系统结构的新发展 222

7.1 引言 222

7.2.2 面向特定算法的脉动阵列结构 223

7.2.3 通用的脉动阵列结构 228

7.3 数据流计算机 230

7.3.1 数据流计算机基本原理 230

7.3.2 数据流图与数据流程序 231

7.3.3 数据流语言 233

7.3.4 数据流计算机的分类 236

7.4.1 智能机概述 240

7.4 Lisp机 240

7.4.2 Lisp语言的主要特性 241

7.4.3 Symbolics3600系列机 246

7.5 归约机 251

7.5.1 函数式语言 252

7.5.2 归约模型 254

7.5.3 归约机 255

附录 257

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