计算机体系结构教学与习题指导（第2版）

作者: 张春元著 , 罗莉著 , 肖晓强著

出版社: 清华大学出版社

出版时间: 2016-10

版次: 2

ISBN: 9787302448433

定价: 39.00

装帧: 平装

开本: 16开

纸张: 胶版纸

页数: 243页

字数: 380千字

正文语种: 简体中文

丛书: 计算机系列教材

分类: 教材教辅考试>教材>大学教材>计算机与互联网

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　　本书是国家精品课程主讲教材《计算机体系结构》的配套教学用书。各章包括教学指南、主要内容、典型题目解析、习题及习题解答4个部分。教学指南对每一章学习内容进行总结，理清学习的重点、要点、难点和范围。主要内容包括每一章的基本理论、基本概念、基本公式、基本方法等内容摘要，对每一章的主要内容进行总结，检查每一章基本内容的掌握情况。例题对课程中的典型习题进行指导性分析，重在题目类型、解题方法、解题思路和解题要点，学生也可以根据这一部分的内容对照检查自己的学习情况，检查自己计算机系统结构的解题能力。　　本书是教师讲授“计算机体系结构”课程的教学参考书，也可以作为学生学习本课程的参考用书。
　　张春元，1996年在国防科学技术大学计算机系获工学博士学位，现任国防科学技术大学计算机学院教授，博士生导师，享有国务院颁发的政府特殊津贴。长期从事计算机体系结构、计算机应用等科研和教学工作。主持国家自然科学基金、国家自然科学基金重点项目、国家863高技术研究项目、国家973安全重大基础研究项目、国家重点型号项目及企业合作等20多项，发表科研论文100余篇，出版学术专著2部，已获授权专利10项。主讲过10多门本科生和研究生课程，是国家精品课程“计算机体系结构”主讲人之一，撰写教材3本，其中《计算机体系结构》获得“2002年全国普通高等学校优秀教材二等奖”，发表教学研究文章10余篇，主编出版有《学位与研究生教育信息管理实践与探索》。获得国家科技进步二等奖1次，省部级科技进步奖多次，国家教学成果二等奖1次，省部级教学成果奖多次。
　　罗莉，1997年在国防科学技术大学计算机系获工学博士学位。现任国防科学技术大学计算机学院教授、硕士生导师，国家精品课程“计算机体系结构”和“计算机原理”主讲人之一。国防科学技术大学计算机学院高性能计算机创新团队的核心成员，该团队获“军队首届科技创新群体奖”。中国计算机学会会员，主要研究方向包括高性能微处理器体系结构、SOC设计技术等，作为项目负责人和主要完成人参加国家自然科学基金、国家863高技术项目、国家973安全重大基础研究项目、国家重点型号项目等20余项。近五年发表论文40余篇，参与撰写教材三本，获军队科技进步一等奖2次、二等奖2次、三等奖2次，获国家授权专利3项。
　　肖晓强，2000年在国防科学技术大学计算机学院获得博士学位。现任国防科学技术大学计算机学院教授、硕士研究生导师，计算机学院计算机教学实验中心主任，军队专业技术三类岗位津贴获得者，军队育才奖银奖获得者，“计算机学报”、“计算机研究与发展”等多个期刊的审稿人。国家精品课程“计算机体系结构”和“计算机原理”主讲人之一，先后为本科生主讲了“大学计算机基础”、“计算机原理与设计”、“微型计算机原理”、“计算机体系结构”、“嵌入式系统课程设计”等8门本科课程，为研究生主讲了“系统模型与模拟”课程。已编写出版了《计算机原理与设计》和《计算机体系结构》等本科教材和3部教学辅导书。主要从事无线网络与移动计算、网络可靠性分析以及计算机仿真等方面的科研工作，在车载网络、网络性能参数测量、可靠性分析以及计算机建模与仿真等方面有较深入的研究。主持国家自然科学基金项目1项，参与多项科研项目，取得了多项研究成果，获军队科技进步二等奖、三等奖各1次。近年来，在国际会议、国内期刊发表论文10余篇，教学研究论文10余篇。第1章计算机体系结构的概念/1 1.1教学指南/1 1.2主要内容/1 1.2.1计算机体系结构的概念/2 1.2.2计算机体系结构的发展/7 1.2.3计算机系统设计和分析/14 1.2.4基本的可靠性模型/19 1.3典型题目解析/20 1.4习题及习题解答/21第2章指令系统/30 2.1教学指南/30 2.2主要内容/30 2.2.1指令系统的分类/30 2.2.2寻址方式/32 2.2.3指令系统的设计和优化/34 2.2.4指令系统的发展和改进/37 2.2.5操作数的类型和大小/41 2.2.6MIPS指令系统结构/42 2.3习题及习题解答/47第3章流水线技术/52 3.1教学指南/52 3.2主要内容/52 3.2.1流水线的基本概念/52 3.2.2MIPS的基本流水线/56 3.2.3流水线中的相关/65 3.2.4流水线计算机实例分析 (MIPS R4000)/79 3.2.5向量处理机/84 3.3典型题目解析/85 3.4习题及习题解答/88第4章指令级并行/92 4.1教学指南/92 4.2主要内容/92 4.2.1指令级并行的概念/92 4.2.2指令的动态调度/95 4.2.3控制相关的动态解决技术/103 4.2.4多指令流出技术/109 4.3典型题目解析/113 4.4习题与习题解答/119第5章存储层次/130 5.1教学指南/130 5.2主要内容/130 5.2.1存储器的层次结构/130 5.2.2Cache基本知识/134 5.2.3降低Cache失效率的方法/144 5.2.4减少Cache失效开销的方法/153 5.2.5减少Cache命中时间的方法/159 5.2.6主存/164 5.2.7虚拟存储器/167 5.2.8存储层次实例/173 5.3典型题目分析/176 5.4习题及习题解答/184第6章输入输出系统/190 6.1教学指南/190 6.2主要内容/190 6.2.1存储设备/190 6.2.2I/O系统的性能分析/197 6.2.3I/O系统的可靠性/200 6.2.4RAID技术/201 6.2.5总线技术/205 6.2.6通道技术/207 6.2.7I/O系统性能与操作系统的关系/211 6.3典型题目分析/212 6.4习题及习题解答/212第7章多处理机/218 7.1教学指南/218 7.2主要内容/218 7.2.1并行计算机体系结构的分类/218 7.2.2多处理机中的存储器一致性/221 7.2.3对称式共享存储器体系结构中的监听协议/222 7.2.4分布式共享存储器体系结构中的目录协议/224 7.2.5静态互联网络与动态互联网络/226 7.2.6同步/231 7.3典型题目分析/233 7.4习题及习题解答/234第8章机群计算机/240 8.1教学指南/240 8.2主要内容/240 8.2.1机群的基本概念和结构/241 8.2.2机群的特点/241 8.2.3机群的分类/241 8.3习题及参考答案/242参考文献/244
内容简介:
　　本书是国家精品课程主讲教材《计算机体系结构》的配套教学用书。各章包括教学指南、主要内容、典型题目解析、习题及习题解答4个部分。教学指南对每一章学习内容进行总结，理清学习的重点、要点、难点和范围。主要内容包括每一章的基本理论、基本概念、基本公式、基本方法等内容摘要，对每一章的主要内容进行总结，检查每一章基本内容的掌握情况。例题对课程中的典型习题进行指导性分析，重在题目类型、解题方法、解题思路和解题要点，学生也可以根据这一部分的内容对照检查自己的学习情况，检查自己计算机系统结构的解题能力。　　本书是教师讲授“计算机体系结构”课程的教学参考书，也可以作为学生学习本课程的参考用书。
作者简介:
　　张春元，1996年在国防科学技术大学计算机系获工学博士学位，现任国防科学技术大学计算机学院教授，博士生导师，享有国务院颁发的政府特殊津贴。长期从事计算机体系结构、计算机应用等科研和教学工作。主持国家自然科学基金、国家自然科学基金重点项目、国家863高技术研究项目、国家973安全重大基础研究项目、国家重点型号项目及企业合作等20多项，发表科研论文100余篇，出版学术专著2部，已获授权专利10项。主讲过10多门本科生和研究生课程，是国家精品课程“计算机体系结构”主讲人之一，撰写教材3本，其中《计算机体系结构》获得“2002年全国普通高等学校优秀教材二等奖”，发表教学研究文章10余篇，主编出版有《学位与研究生教育信息管理实践与探索》。获得国家科技进步二等奖1次，省部级科技进步奖多次，国家教学成果二等奖1次，省部级教学成果奖多次。
　　罗莉，1997年在国防科学技术大学计算机系获工学博士学位。现任国防科学技术大学计算机学院教授、硕士生导师，国家精品课程“计算机体系结构”和“计算机原理”主讲人之一。国防科学技术大学计算机学院高性能计算机创新团队的核心成员，该团队获“军队首届科技创新群体奖”。中国计算机学会会员，主要研究方向包括高性能微处理器体系结构、SOC设计技术等，作为项目负责人和主要完成人参加国家自然科学基金、国家863高技术项目、国家973安全重大基础研究项目、国家重点型号项目等20余项。近五年发表论文40余篇，参与撰写教材三本，获军队科技进步一等奖2次、二等奖2次、三等奖2次，获国家授权专利3项。
　　肖晓强，2000年在国防科学技术大学计算机学院获得博士学位。现任国防科学技术大学计算机学院教授、硕士研究生导师，计算机学院计算机教学实验中心主任，军队专业技术三类岗位津贴获得者，军队育才奖银奖获得者，“计算机学报”、“计算机研究与发展”等多个期刊的审稿人。国家精品课程“计算机体系结构”和“计算机原理”主讲人之一，先后为本科生主讲了“大学计算机基础”、“计算机原理与设计”、“微型计算机原理”、“计算机体系结构”、“嵌入式系统课程设计”等8门本科课程，为研究生主讲了“系统模型与模拟”课程。已编写出版了《计算机原理与设计》和《计算机体系结构》等本科教材和3部教学辅导书。主要从事无线网络与移动计算、网络可靠性分析以及计算机仿真等方面的科研工作，在车载网络、网络性能参数测量、可靠性分析以及计算机建模与仿真等方面有较深入的研究。主持国家自然科学基金项目1项，参与多项科研项目，取得了多项研究成果，获军队科技进步二等奖、三等奖各1次。近年来，在国际会议、国内期刊发表论文10余篇，教学研究论文10余篇。
目录:
第1章计算机体系结构的概念/1 1.1教学指南/1 1.2主要内容/1 1.2.1计算机体系结构的概念/2 1.2.2计算机体系结构的发展/7 1.2.3计算机系统设计和分析/14 1.2.4基本的可靠性模型/19 1.3典型题目解析/20 1.4习题及习题解答/21第2章指令系统/30 2.1教学指南/30 2.2主要内容/30 2.2.1指令系统的分类/30 2.2.2寻址方式/32 2.2.3指令系统的设计和优化/34 2.2.4指令系统的发展和改进/37 2.2.5操作数的类型和大小/41 2.2.6MIPS指令系统结构/42 2.3习题及习题解答/47第3章流水线技术/52 3.1教学指南/52 3.2主要内容/52 3.2.1流水线的基本概念/52 3.2.2MIPS的基本流水线/56 3.2.3流水线中的相关/65 3.2.4流水线计算机实例分析 (MIPS R4000)/79 3.2.5向量处理机/84 3.3典型题目解析/85 3.4习题及习题解答/88第4章指令级并行/92 4.1教学指南/92 4.2主要内容/92 4.2.1指令级并行的概念/92 4.2.2指令的动态调度/95 4.2.3控制相关的动态解决技术/103 4.2.4多指令流出技术/109 4.3典型题目解析/113 4.4习题与习题解答/119第5章存储层次/130 5.1教学指南/130 5.2主要内容/130 5.2.1存储器的层次结构/130 5.2.2Cache基本知识/134 5.2.3降低Cache失效率的方法/144 5.2.4减少Cache失效开销的方法/153 5.2.5减少Cache命中时间的方法/159 5.2.6主存/164 5.2.7虚拟存储器/167 5.2.8存储层次实例/173 5.3典型题目分析/176 5.4习题及习题解答/184第6章输入输出系统/190 6.1教学指南/190 6.2主要内容/190 6.2.1存储设备/190 6.2.2I/O系统的性能分析/197 6.2.3I/O系统的可靠性/200 6.2.4RAID技术/201 6.2.5总线技术/205 6.2.6通道技术/207 6.2.7I/O系统性能与操作系统的关系/211 6.3典型题目分析/212 6.4习题及习题解答/212第7章多处理机/218 7.1教学指南/218 7.2主要内容/218 7.2.1并行计算机体系结构的分类/218 7.2.2多处理机中的存储器一致性/221 7.2.3对称式共享存储器体系结构中的监听协议/222 7.2.4分布式共享存储器体系结构中的目录协议/224 7.2.5静态互联网络与动态互联网络/226 7.2.6同步/231 7.3典型题目分析/233 7.4习题及习题解答/234第8章机群计算机/240 8.1教学指南/240 8.2主要内容/240 8.2.1机群的基本概念和结构/241 8.2.2机群的特点/241 8.2.3机群的分类/241 8.3习题及参考答案/242参考文献/244

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