计算机体系结构

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9.0
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作者:
出版社: 清华大学出版社
2011-06
版次: 1
ISBN: 9787302256892
定价: 29.00
  •   这是一本强调从实践中学理念的计算机体系结构的教材。作者结合自身从事国产龙芯高性能通用处理器研制的实践,以准确精练、生动活泼的语言,将计算机体系结构的知识深入浅出地传授给读者。
      《计算机体系结构》共13章,第1~4章从计算机体系结构的研究内容和发展趋势、二进制和逻辑电路、指令系统结构等方面介绍计算机体系结构的基础内容。第5~7章从静态流水线、动态流水线、多发射数据通路等方面介绍指令流水线结构。第8~11章从转移预测、功能部件、高速缓存、存储管理等方面介绍处理器的模块级结构。第12章介绍多处理器结构。第13章主要介绍作者在龙芯处理器设计过程中的经验教训。
      《计算机体系结构》适合计算机专业的高年级本科生、研究生,以及相关工程技术人员。 胡伟武,1991年本科毕业于中国科学技术大学,1996年于中国科学院计算技术研究所获工学博士学位。现任中国科学院计算技术研究所研究员、博士生导师、总工程师。中科院百人计划入选者,国家杰出青年基金获得者。国家自然科学基金委员会信息领域咨询专家、国家“核高基”科技重大专项实施专家。十一届全国人大代表,全国青联常委。主要研究方向为计算机系统结构和微处理器设计,作为总设计师成功研制多款国产龙芯高性能通用CPU。主持国家自然科学基金、国家863高技术研究、国家“核高基”科技重大专项、中国科学院知识创新工程等项目10余项。出版专著和教材2部,发表科研论文50余篇,获国家发明专利20多项。曾获得全国青年五四奖章、中国科学院杰出科技成就奖、中国科学院教学成果一等奖、全国首届优秀博士论文奖、光华工程科技奖、中国青年科技奖等。
    陈云霁,2002年本科毕业于中国科学技术大学少年班,2007年博士毕业于中国科学院计算技术研究所。现为中国科学院计算技术研究所微处理器研究中心副研究员。参与龙芯处理器的设计验证工作,是龙芯3号的三个主要结构设计者之一。研究方向包括并行计算、微结构设计和硬件验证。参与撰写教材1部,发表科研论文40余篇。主持或参与多项国家自然科学基金项目、国家863高技术研究项目、国家973重大基础研究项目和国家“核高基”科技重大专项项目。
    肖俊华,2008年于中国科学院计算技术研究所获工学博士学位。现为中国科学院计算技术研究所助理研究员。主要研究方向为计算机系统结构和微处理器设计,从事龙芯高性能处理器的研制,参与处理器结构设计、处理器性能分析、逻辑设计和处理器前瞻技术研究等。参与多项国家863高技术研究项目、国家973重大基础研究项目、国家“核高基”科技重大专项项目。发表论文10余篇,曾获得中国计算机学会王选奖一等奖。
    章隆兵,2002年于中国科学技术大学计算机系获工学博士学位。现为中国科学院计算技术研究所副研究员,微处理器研究中心副主任。主要研究方向为计算机系统结构和微处理器设计,从事龙芯高性能处理器的结构研究。曾主持国家自然科学基金项目2项,参与多项国家863高技术研究项目、国家973重大基础研究项目、国家“核高基”科技重大专项项目。参与撰写教材2部,发表科研论文30余篇。曾获得中国计算机学会王选奖一等奖、山东省高校优秀科研成果三等奖。 第1章 引言
    1.1 什么是cpu
    1.2 一以贯之
    1.3 本书的内容
    1.4 本书的习题与参考文献说明
    第2章 计算机系统结构基础
    2.1 什么是计算机
    2.2 计算机的基本组成
    2.3 计算机系统结构的发展
    2.4 摩尔定律和工艺的发展
    2.5 计算机应用的发展趋势
    2.6 计算机系统结构发展趋势
    2.7 多核结构的发展及其面临的问题
    2.8 衡量计算机的指标
    2.9 性能评价
    2.10 成本评价
    2.11 功耗评价
    2.12 本章小结
    作业
    第3章 二进制与逻辑电路
    3.1 计算机中数的表示
    3.2 mos管工作原理
    3.3 mos基本工艺
    3.4 逻辑电路
    3.5 cmos电路的延迟
    3.6 verilog语言
    3.7 本章小结
    作业52目录计算机体系结构第4章 指令系统结构
    4.1 指令系统结构的设计原则
    4.2 影响指令系统结构设计的因素
    4.3 指令系统的分类
    4.4 指令系统的组成部分
    4.5 risc指令系统结构
    4.6 risc的发展历史
    4.7 不同risc指令系统结构的比较
    4.8 本章小结
    作业
    第5章 静态流水线
    5.1 数据通路设计
    5.2 控制逻辑设计
    5.3 时序
    5.4 流水线技术
    5.5 指令相关和流水线冲突
    5.6 流水线的前递(forwarding)技术
    5.7 流水线和例外
    5.8 多功能部件与多拍操作
    5.9 本章小结
    作业
    第6章 动态流水线
    6.1 影响流水线效率的因素
    6.2 指令调度技术
    6.3 动态调度原理
    6.4 tomasulo算法
    6.5 例外与动态流水线
    6.6 本章小结
    作业
    第7章 多发射数据通路
    7.1 指令级并行技术
    7.2 保留站的组织
    7.3 保留站和寄存器的关系
    7.4 重命名寄存器的组织
    7.5 乱序执行的流水线通路
    7.6 多发射结构
    7.7 龙芯2号多发射结构简介
    7.8 本章小结
    作业
    第8章 转移预测
    8.1 转移指令
    8.2 程序的转移行为
    8.3 软件方法解决控制相关
    8.4 硬件转移预测技术
    8.5 一些典型商用处理器的分支预测机制
    8.6 本章小结
    作业
    第9章 功能部件
    9.1 定点补码加法器
    9.2 龙芯1号的alu设计
    9.3 定点补码乘法器
    9.4 本章小结
    作业
    第10章 高速缓存
    10.1 存储层次
    10.2 cache结构
    10.3 cache性能和优化
    10.4 常见处理器的存储层次
    10.5 本章小结
    作业
    第11章 存储管理
    11.1 虚拟存储的基本原理
    11.2 mips处理器对虚存系统的支持
    11.3 linux操作系统的存储管理
    11.4 tlb的性能分析和优化
    11.5 本章小结
    作业
    第12章 多处理器系统
    12.1 共享存储与消息传递系统
    12.2 常见的共享存储系统
    12.3 共享存储系统的指令相关
    12.4 共享存储系统的访存事件次序
    12.5 存储一致性模型
    12.6 cache一致性协议
    12.7 本章小结
    作业
    第13章 实践是最好的课堂
    13.1 龙芯处理器简介
    13.2 硅是检验结构设计的唯一标准
    13.3 设计要统筹兼顾
    13.4 设计要重点突出
    13.5 皮体系结构设计
    13.6 本章小结
    参考文献
    后记

  • 内容简介:
      这是一本强调从实践中学理念的计算机体系结构的教材。作者结合自身从事国产龙芯高性能通用处理器研制的实践,以准确精练、生动活泼的语言,将计算机体系结构的知识深入浅出地传授给读者。
      《计算机体系结构》共13章,第1~4章从计算机体系结构的研究内容和发展趋势、二进制和逻辑电路、指令系统结构等方面介绍计算机体系结构的基础内容。第5~7章从静态流水线、动态流水线、多发射数据通路等方面介绍指令流水线结构。第8~11章从转移预测、功能部件、高速缓存、存储管理等方面介绍处理器的模块级结构。第12章介绍多处理器结构。第13章主要介绍作者在龙芯处理器设计过程中的经验教训。
      《计算机体系结构》适合计算机专业的高年级本科生、研究生,以及相关工程技术人员。
  • 作者简介:
    胡伟武,1991年本科毕业于中国科学技术大学,1996年于中国科学院计算技术研究所获工学博士学位。现任中国科学院计算技术研究所研究员、博士生导师、总工程师。中科院百人计划入选者,国家杰出青年基金获得者。国家自然科学基金委员会信息领域咨询专家、国家“核高基”科技重大专项实施专家。十一届全国人大代表,全国青联常委。主要研究方向为计算机系统结构和微处理器设计,作为总设计师成功研制多款国产龙芯高性能通用CPU。主持国家自然科学基金、国家863高技术研究、国家“核高基”科技重大专项、中国科学院知识创新工程等项目10余项。出版专著和教材2部,发表科研论文50余篇,获国家发明专利20多项。曾获得全国青年五四奖章、中国科学院杰出科技成就奖、中国科学院教学成果一等奖、全国首届优秀博士论文奖、光华工程科技奖、中国青年科技奖等。
    陈云霁,2002年本科毕业于中国科学技术大学少年班,2007年博士毕业于中国科学院计算技术研究所。现为中国科学院计算技术研究所微处理器研究中心副研究员。参与龙芯处理器的设计验证工作,是龙芯3号的三个主要结构设计者之一。研究方向包括并行计算、微结构设计和硬件验证。参与撰写教材1部,发表科研论文40余篇。主持或参与多项国家自然科学基金项目、国家863高技术研究项目、国家973重大基础研究项目和国家“核高基”科技重大专项项目。
    肖俊华,2008年于中国科学院计算技术研究所获工学博士学位。现为中国科学院计算技术研究所助理研究员。主要研究方向为计算机系统结构和微处理器设计,从事龙芯高性能处理器的研制,参与处理器结构设计、处理器性能分析、逻辑设计和处理器前瞻技术研究等。参与多项国家863高技术研究项目、国家973重大基础研究项目、国家“核高基”科技重大专项项目。发表论文10余篇,曾获得中国计算机学会王选奖一等奖。
    章隆兵,2002年于中国科学技术大学计算机系获工学博士学位。现为中国科学院计算技术研究所副研究员,微处理器研究中心副主任。主要研究方向为计算机系统结构和微处理器设计,从事龙芯高性能处理器的结构研究。曾主持国家自然科学基金项目2项,参与多项国家863高技术研究项目、国家973重大基础研究项目、国家“核高基”科技重大专项项目。参与撰写教材2部,发表科研论文30余篇。曾获得中国计算机学会王选奖一等奖、山东省高校优秀科研成果三等奖。
  • 目录:
    第1章 引言
    1.1 什么是cpu
    1.2 一以贯之
    1.3 本书的内容
    1.4 本书的习题与参考文献说明
    第2章 计算机系统结构基础
    2.1 什么是计算机
    2.2 计算机的基本组成
    2.3 计算机系统结构的发展
    2.4 摩尔定律和工艺的发展
    2.5 计算机应用的发展趋势
    2.6 计算机系统结构发展趋势
    2.7 多核结构的发展及其面临的问题
    2.8 衡量计算机的指标
    2.9 性能评价
    2.10 成本评价
    2.11 功耗评价
    2.12 本章小结
    作业
    第3章 二进制与逻辑电路
    3.1 计算机中数的表示
    3.2 mos管工作原理
    3.3 mos基本工艺
    3.4 逻辑电路
    3.5 cmos电路的延迟
    3.6 verilog语言
    3.7 本章小结
    作业52目录计算机体系结构第4章 指令系统结构
    4.1 指令系统结构的设计原则
    4.2 影响指令系统结构设计的因素
    4.3 指令系统的分类
    4.4 指令系统的组成部分
    4.5 risc指令系统结构
    4.6 risc的发展历史
    4.7 不同risc指令系统结构的比较
    4.8 本章小结
    作业
    第5章 静态流水线
    5.1 数据通路设计
    5.2 控制逻辑设计
    5.3 时序
    5.4 流水线技术
    5.5 指令相关和流水线冲突
    5.6 流水线的前递(forwarding)技术
    5.7 流水线和例外
    5.8 多功能部件与多拍操作
    5.9 本章小结
    作业
    第6章 动态流水线
    6.1 影响流水线效率的因素
    6.2 指令调度技术
    6.3 动态调度原理
    6.4 tomasulo算法
    6.5 例外与动态流水线
    6.6 本章小结
    作业
    第7章 多发射数据通路
    7.1 指令级并行技术
    7.2 保留站的组织
    7.3 保留站和寄存器的关系
    7.4 重命名寄存器的组织
    7.5 乱序执行的流水线通路
    7.6 多发射结构
    7.7 龙芯2号多发射结构简介
    7.8 本章小结
    作业
    第8章 转移预测
    8.1 转移指令
    8.2 程序的转移行为
    8.3 软件方法解决控制相关
    8.4 硬件转移预测技术
    8.5 一些典型商用处理器的分支预测机制
    8.6 本章小结
    作业
    第9章 功能部件
    9.1 定点补码加法器
    9.2 龙芯1号的alu设计
    9.3 定点补码乘法器
    9.4 本章小结
    作业
    第10章 高速缓存
    10.1 存储层次
    10.2 cache结构
    10.3 cache性能和优化
    10.4 常见处理器的存储层次
    10.5 本章小结
    作业
    第11章 存储管理
    11.1 虚拟存储的基本原理
    11.2 mips处理器对虚存系统的支持
    11.3 linux操作系统的存储管理
    11.4 tlb的性能分析和优化
    11.5 本章小结
    作业
    第12章 多处理器系统
    12.1 共享存储与消息传递系统
    12.2 常见的共享存储系统
    12.3 共享存储系统的指令相关
    12.4 共享存储系统的访存事件次序
    12.5 存储一致性模型
    12.6 cache一致性协议
    12.7 本章小结
    作业
    第13章 实践是最好的课堂
    13.1 龙芯处理器简介
    13.2 硅是检验结构设计的唯一标准
    13.3 设计要统筹兼顾
    13.4 设计要重点突出
    13.5 皮体系结构设计
    13.6 本章小结
    参考文献
    后记

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