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計算機系統結構(微課版) 版權信息
- ISBN：9787115632388
- 條形碼：9787115632388 ; 978-7-115-63238-8
- 裝幀：平裝-膠訂
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
計算機系統結構(微課版) 本書特色
詳細介紹概念和技術點底層邏輯和設計原則，從而構建了一個必要的理論體系和技術基礎框架。
采用當前企業常用的RISC-V指令體系，融入了超大規模數據中心的相關知識，內容實用、技術前沿。
華中科技大學曹強教授力作，配有豐富教學資源：微課、教學課件、實驗指導、習題答案等。
計算機系統結構(微課版) 內容簡介
本書結構框架合理、實例豐富，系統介紹了計算機系統結構基礎及工程實現的方法，力求幫助讀者建立必要的理論體系和技術基礎，能夠以量化方式評價和分析現有計算機系統、部件的性能。 全書共10章，主要內容包括計算機系統結構概述、計算機指令集、指令流水線、指令級并行處理、內存系統、外存系統、數據級并行、多處理器、數據中心、專用加速器。 本書語言簡練、可讀性好，既可作為高等院校計算機及相關專業教材，也可作為計算機系統結構相關科技人員的參考書。
計算機系統結構(微課版) 目錄
第 1章 計算機系統結構概述 1
1.1 計算機系統 1
1.1.1 現代計算機起源和發展過程 1
1.1.2 通用計算機系統結構 3
1.1.3 計算機系統類型 4
1.1.4 處理器發展趨勢 6
1.1.5 關鍵部件發展 10
1.2 計算機系統結構 13
1.2.1 計算機系統結構定義 13
1.2.2 計算機系統結構范疇 15
1.2.3 計算機系統結構并行分類 15
1.3 計算機系統評價指標 16
1.3.1 性能指標 16
1.3.2 能耗和功率 17
1.3.3 成本和價格 20
1.3.4 可靠度 20
1.4 計算機系統設計原則 22
1.4.1 計算機設計原則 22
1.4.2 Amdahl定律 25
1.4.3 處理器性能公式（Iron定律） 26
1.5 計算機系統性能評價 28
1.5.1 性能測量方法 29
1.5.2 性能綜合評價方法 30
習 題 31
第 2章 計算機指令集 33
2.1 計算機指令集 33
2.1.1計算機指令集概述 34
2.1.2指令集體系架構 35
2.1.3指令集數據存取模式 37
2.2 編址和尋址方式 38
2.2.1內存編址 38
2.2.2尋址模式 40
2.2.3數據類型 41
2.3 指令類型及格式 42
2.3.1 指令類型 42
2.3.2 控制流指令 43
2.3.3 指令格式 44
2.5 編譯器 46
2.5.1 編譯器架構 47
2.5.2 編譯優化 48
2.5.3 多媒體指令 49
2.5.4 擴展指令集 50
2.6 RISC-V指令集 52
習 題 56
第3章 指令流水線 59
3.1 指令集實現 59
3.1.1 基本邏輯電路 59
3.1.2 處理器單周期實現 60
3.2 指令流水線 63
3.2.1 流水線概念 63
3.2.2 RISC流水線 65
3.2.3流水線基本性能 69
3.3 流水線沖突 70
3.3.1 有停頓流水線性能 70
3.3.2 結構沖突 71
3.3.3 數據沖突 72
3.3.3 分支沖突 75
3.3.5 分支預測 79
3.4 流水線實現 83
習題 86
第4章 指令級并行處理 90
4.1 指令級并行概念 90
4.2 靜態指令調度 91
4.2.1 基本流水線調度和循環展開 91
4.2.2 編譯器靜態指令調度原則 95
4.3 動態指令調度 95
4.3.1 指令動態調度思想 96
4.3.2 Tomasulo動態調度機制 97
4.4 高級動態分支預測 106
4.5 多線程 108
4.5.1多線程技術 108
4.5.2 同時多線程超標量處理器 110
4.6華為泰山處理器 111
習題 112
第5章 內存系統 119
5.1 內存系統概述 119
5.1.1 存儲層次結構 119
5.1.2 內存主要類型 123
5.2 Cache機制 123
5.2.1 緩存組織 126
5.2.2 緩存性能 133
5.3 Cache優化 139
5.3.1 提高命中率 142
5.4 虛擬內存 146
5.4.1 再談存儲器層次結構的4個問題 149
5.4.2 快速地址變換 151
5.4.3 頁大小 152
習題 152
第6章 外部存儲系統 159
6.1 外部存儲系統 159
6.1.1 存儲層次 159
6.1.2 主流存儲介質 161
6.2輸入/輸出系統結構 166
6.2.1 I/O硬件結構 166
6.2.2 I/O控制過程 168
6.2.3 I/O處理模式 169
6.2.4 I/O性能 171
6.4 存儲可靠性 172
6.4.1 可靠性 172
6.4.2 部件串并行系統的可靠性評估 173
6.5 磁盤陣列 174
6.5.1 RAID概念 174
6.5.2 RAID級別 175
6.6 存儲系統結構 180
6.6.1存儲處理架構 180
習題 182
第7章 數據級并行 184
7.1數據級并行 184
7.2向量處理器 185
7.2.1向量指令集體系結構 185
7.2.2向量處理器工作方式 187
7.2.3 多車道 191
7.2.4 處理變長向量 192
7.2.5 處理分支向量 193
7.2.6 高帶寬內存組 194
7.2.7處理多維數組 195
7.2.9向量體系結構編程 196
7.3 SIMD指令集 197
7.3.1 SIMD多媒體擴展指令集 197
7.4圖像處理器 201
7.4.1 GPU編程模型 201
7.4.2 GPU計算結構 202
7.4.7向量體系結構、擴展指令集和GPU的異同 208
習題 210
第8章 多處理器 214
8.1 多處理器概念 214
8.1.1 多處理器體系結構 215
8.1.2 并行處理的挑戰 218
8.2 互連網絡 219
8.2.1互連網絡概念 219
8.2.2互連網絡結構 222
8.3 緩存一致性概念 222
8.3.1緩存一致性概念 223
8.3.2監聽一致性協議 224
8.4 同步 230
8.4.1同步原語 230
8.4.2旋轉鎖 232
8.5 存儲順序一致性 235
8.5.1存儲順序一致性 235
習題 237
第9章 數據中心 243
9.1 數據中心概述 243
9.1.1 數據中心的先驅 243
9.1.2 數據中心的出現 246
9.2 數據中心的工作負載 248
9.3 數據中心的計算機體系結構 252
9.3.1 數據中心存儲 253
9.3.2 陣列交換機 254
9.3.3 數據中心存儲層次結構 254
9.4 數據中心的效率與成本 258
習題 267
1.1 計算機系統 1
1.1.1 現代計算機起源和發展過程 1
1.1.2 通用計算機系統結構 3
1.1.3 計算機系統類型 4
1.1.4 處理器發展趨勢 6
1.1.5 關鍵部件發展 10
1.2 計算機系統結構 13
1.2.1 計算機系統結構定義 13
1.2.2 計算機系統結構范疇 15
1.2.3 計算機系統結構并行分類 15
1.3 計算機系統評價指標 16
1.3.1 性能指標 16
1.3.2 能耗和功率 17
1.3.3 成本和價格 20
1.3.4 可靠度 20
1.4 計算機系統設計原則 22
1.4.1 計算機設計原則 22
1.4.2 Amdahl定律 25
1.4.3 處理器性能公式（Iron定律） 26
1.5 計算機系統性能評價 28
1.5.1 性能測量方法 29
1.5.2 性能綜合評價方法 30
習 題 31
第 2章 計算機指令集 33
2.1 計算機指令集 33
2.1.1計算機指令集概述 34
2.1.2指令集體系架構 35
2.1.3指令集數據存取模式 37
2.2 編址和尋址方式 38
2.2.1內存編址 38
2.2.2尋址模式 40
2.2.3數據類型 41
2.3 指令類型及格式 42
2.3.1 指令類型 42
2.3.2 控制流指令 43
2.3.3 指令格式 44
2.5 編譯器 46
2.5.1 編譯器架構 47
2.5.2 編譯優化 48
2.5.3 多媒體指令 49
2.5.4 擴展指令集 50
2.6 RISC-V指令集 52
習 題 56
第3章 指令流水線 59
3.1 指令集實現 59
3.1.1 基本邏輯電路 59
3.1.2 處理器單周期實現 60
3.2 指令流水線 63
3.2.1 流水線概念 63
3.2.2 RISC流水線 65
3.2.3流水線基本性能 69
3.3 流水線沖突 70
3.3.1 有停頓流水線性能 70
3.3.2 結構沖突 71
3.3.3 數據沖突 72
3.3.3 分支沖突 75
3.3.5 分支預測 79
3.4 流水線實現 83
習題 86
第4章 指令級并行處理 90
4.1 指令級并行概念 90
4.2 靜態指令調度 91
4.2.1 基本流水線調度和循環展開 91
4.2.2 編譯器靜態指令調度原則 95
4.3 動態指令調度 95
4.3.1 指令動態調度思想 96
4.3.2 Tomasulo動態調度機制 97
4.4 高級動態分支預測 106
4.5 多線程 108
4.5.1多線程技術 108
4.5.2 同時多線程超標量處理器 110
4.6華為泰山處理器 111
習題 112
第5章 內存系統 119
5.1 內存系統概述 119
5.1.1 存儲層次結構 119
5.1.2 內存主要類型 123
5.2 Cache機制 123
5.2.1 緩存組織 126
5.2.2 緩存性能 133
5.3 Cache優化 139
5.3.1 提高命中率 142
5.4 虛擬內存 146
5.4.1 再談存儲器層次結構的4個問題 149
5.4.2 快速地址變換 151
5.4.3 頁大小 152
習題 152
第6章 外部存儲系統 159
6.1 外部存儲系統 159
6.1.1 存儲層次 159
6.1.2 主流存儲介質 161
6.2輸入/輸出系統結構 166
6.2.1 I/O硬件結構 166
6.2.2 I/O控制過程 168
6.2.3 I/O處理模式 169
6.2.4 I/O性能 171
6.4 存儲可靠性 172
6.4.1 可靠性 172
6.4.2 部件串并行系統的可靠性評估 173
6.5 磁盤陣列 174
6.5.1 RAID概念 174
6.5.2 RAID級別 175
6.6 存儲系統結構 180
6.6.1存儲處理架構 180
習題 182
第7章 數據級并行 184
7.1數據級并行 184
7.2向量處理器 185
7.2.1向量指令集體系結構 185
7.2.2向量處理器工作方式 187
7.2.3 多車道 191
7.2.4 處理變長向量 192
7.2.5 處理分支向量 193
7.2.6 高帶寬內存組 194
7.2.7處理多維數組 195
7.2.9向量體系結構編程 196
7.3 SIMD指令集 197
7.3.1 SIMD多媒體擴展指令集 197
7.4圖像處理器 201
7.4.1 GPU編程模型 201
7.4.2 GPU計算結構 202
7.4.7向量體系結構、擴展指令集和GPU的異同 208
習題 210
第8章 多處理器 214
8.1 多處理器概念 214
8.1.1 多處理器體系結構 215
8.1.2 并行處理的挑戰 218
8.2 互連網絡 219
8.2.1互連網絡概念 219
8.2.2互連網絡結構 222
8.3 緩存一致性概念 222
8.3.1緩存一致性概念 223
8.3.2監聽一致性協議 224
8.4 同步 230
8.4.1同步原語 230
8.4.2旋轉鎖 232
8.5 存儲順序一致性 235
8.5.1存儲順序一致性 235
習題 237
第9章 數據中心 243
9.1 數據中心概述 243
9.1.1 數據中心的先驅 243
9.1.2 數據中心的出現 246
9.2 數據中心的工作負載 248
9.3 數據中心的計算機體系結構 252
9.3.1 數據中心存儲 253
9.3.2 陣列交換機 254
9.3.3 數據中心存儲層次結構 254
9.4 數據中心的效率與成本 258
習題 267
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計算機系統結構(微課版) 作者簡介
曹強，華中科技大學武漢光電國家研究中心，信息存儲功能實驗室教授，計算機學院存儲所教授，博士生導師。1997年本科畢業于南京大學應用物理專業，后就讀于華中科技大學計算機學院，2000年獲得計算機應用專業碩士學位，于2003年獲得計算機系統結構博士學位，畢業后留校任教。2008年7月到2009年7月期間在美國Nebraska-Lincoln大學做訪問學者。主要研究領域包括計算機系統結構、大規模高性能存儲系統、新型存儲原理及系統、綠色長效存儲、近數據處理、光存儲、FPGA開發等。
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