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第一章 绪论1

1.1 计算机系统结构1

1.1.1 计算机系统层次结构1

前言页1

1.1.2 计算机系统结构定义3

1.1.3 计算机组成与实现3

1.1.4 计算机系统结构的发展4

1.1.5 计算机系统结构的分类5

1.2 技术和系统结构8

1.3 系统结构的评价标准9

1.3.1 成本指标9

1.3.2 硬件考虑10

1.4 高性能技术12

1.4.1 价格对系统结构的影响12

1.4.2 应用对系统结构的影响13

1.4.4 技术的发展对价格的影响14

1.4.3 VLSI对系统结构的影响14

1.4.5 算法和系统结构16

第二章 存储系统设计18

2.1 利用程序本身的特性19

2.2 Cache存储器22

2.2.1 Cache基本结构22

2.2.2 Cache设计24

2.2.3 Cache分析28

2.2.4 Cache替换算法39

2.2.5 在Cache中的进程足迹43

2.2.6 Cache写操作48

2.3 虚拟存储器50

2.3.1 虚拟存储器结构51

2.3.2 虚拟存储器的地址变换53

2.3.3 分段存储系统57

2.3.4 替换算法58

2.3.5 缓冲对虚拟存储系统性能的影响62

第三章 流水线计算机设计技术66

3.1 流水线设计原理66

3.2 流水线计算机中的存储器结构73

3.3 流水线计算机的性能74

3.4 流水线中段的控制方法78

3.4.1 多功能流水线的设计78

3.4.2 冲突向量和流水线控制80

3.4.3 流水线的最佳性能83

3.4.4 利用延迟线改善性能85

3.4.5 清除互锁89

3.5 流水线技术的开发90

3.5.1 条件转移90

3.5.2 内部定向和推迟指令93

3.5.3 具有Cache存储器和虚拟存储器的机器98

3.5.4 RISC结构100

4.1 大型数值问题的分类103

第四章 数值应用问题的特征103

4.1.1 连续模型104

4.1.2 粒子模型105

4.2 高性能计算机设计中的限制条件107

4.3 连续模型的系统结构108

4.4 连续模型的算法112

4.4.1 宇宙立方体结构113

4.4.2 数据流需求113

4.4.3 并行解法116

4.4.4 递归加倍法与循环归约法119

4.5 混洗122

4.5.1 混洗互连模式122

4.5.2 全混洗的应用125

4.6 连续模型的结构向何处发展130

第五章 向量计算机132

5.1 向量处理的基本概念132

5.1.1 什么是向量处理132

5.1.2 向量处理方式133

5.2 一般的向量处理机134

5.2.1 多存储器模块136

5.2.2 中间存储器140

5.3 数值算法的存取模式143

5.3.1 高斯消去法143

5.4 向量机的数据结构145

5.5 向量协处理器149

5.6 稀疏矩阵的处理技术152

5.7 一台超高速的向量处理机--GF-11153

5.8 关于向量计算机的几点看法154

第六章 多处理机157

6.1 背景157

6.2 多处理机性能159

6.2.1 基本模型161

6.2.2 N台处理机系统的基本模型162

6.2.4 通信开销为线性函数的模型164

6.2.3 随机模型164

6.2.5 一个完全重叠通信的理想模型165

6.2.6 一个具有多条通信链的模型167

6.2.7 多处理机模型168

6.3 多处理机的互连网络169

6.3.1 总线互连170

6.3.2 环形互连172

6.3.3 交叉开关互连173

6.3.4 混洗交换互连和合并开关177

6.3.5 蝶形操作178

6.3.6 合并网络和取与加指令181

第七章 多处理机算法185

7.1 简单并行性185

7.1.1 do par和do seq结构187

7.1.2 阻塞同步187

7.1.3 性能分析188

7.1.4 增大粒度190

7.1.5 任务的初始化192

7.2 同步技术194

7.2.1 使用测试与设置指令的同步技术195

7.2.2 使用增1和减1指令的同步技术197

7.2.3 使用比较与交换指令的同步技术199

7.2.4 使用取与加指令的同步技术203

7.3 并行搜索205

7.3.1 搜索单峰函数的极大值205

7.3.2 并行分支限界法207

7.4 串行算法到并行算法的转换210

7.4.1 相关性分析211

7.4.2 开发迭代的并行性212

7.5 同步并行算法和异步并行算法214

7.5.1 同步并行算法214

7.5.2 异步并行算法216

7.6 小结219

8.1.1 串行控制流与并行控制流221

8.1 数据流驱动原理221

第八章 数据流计算机系统结构221

8.1.2 数据流计算机中指令的执行过程222

8.1.3 数据流计算机的指令组成223

8.1.4 数据流计算机模型224

8.2 数据流计算机的性能分析226

8.2.1 数据流计算机的优点226

8.2.2 数据流计算机的缺点227

8.2.3 数据流计算机设计中需要解决的几个主要问题228

8.3 数据流程序图和数据流语言228

8.3.1 数据流程序图229

8.3.2 数据流语言233

8.3.3 数据流语言的性质234

8.4 数据流计算机结构235

8.4.1 静态数据流计算机结构236

8.4.2 动态数据流计算机结构240

8.4.3 其它类型的数据流计算机244