本书是根据全国高等教育自学考试计算机及应用专业(独立本科段)课程自学考试大纲编写的。全书共分8章,主要内容包括:计算机系统结构概论;数据表示、寻址方式与指令系统的设计、优化、发展和改进;存储、中断、总线与I/O系统;存储体系概念、虚拟存储器、高速缓冲存储器、三级存储体系;重叠方式和流水方式的标量处理机及指令级高度并行的超级处理机;向量的流水处理与向量流水处理机、阵列处理机的原理、互连网络等;多处理机的硬件结构、多Cache的一致性问题,以及多处理机的并行性、性能、操作系统和发展;数据流计算机和归约机。附有计算机系统结构自学考试大纲和习题参考答案。
本书针对自学特点取材,内容丰富,通俗易懂,每章均有大量例题和习题。本书也可作为计算机工程技术人员的参考书。
全国高等教育自学考试指导委员会
2011年10月〖1〗Ⅳ目录
计算机系统结构自学考试大纲
出版前言2
Ⅰ课程性质与课程目标3
Ⅱ考核目标4
Ⅲ课程内容与考核要求5
Ⅳ关于大纲的说明与考核实施
要求16
附录题型举例18
后记20
计算机系统结构
编者的话23
第1章概论25
11计算机系统的层次结构25
12计算机系统结构、计算机组成
和计算机实现26
121计算机系统结构的定义和内
涵26
122计算机组成与计算机实现
的定义和内涵27
123计算机系统结构、组成和
实现的相互关系和影响30
13计算机系统的软、硬件取舍及
定量设计原理31
131软、硬件取舍的基本原则31
132计算机系统的定量设计原理33
133计算机系统设计的
主要任务和方法35
14软件、应用、器件的发展对系统
结构的影响37
141软件发展对系统结构的影响38
142应用的发展对系统结构的影
响43
143器件的发展对系统结构的影
响45
15系统结构中的并行性开发
及计算机系统的分类47
151并行性的概念与开发47
152计算机系统的分类50
习题152
第2章数据表示、寻址方式
与指令系统54
21数据表示54
211数据表示与数据结构54
212高级数据表示55
213引入数据表示的原则61
214浮点数尾数基值大小和下溢
处理方法的选择62
22寻址方式69
221寻址方式的三种面向69
222寻址方式在指令中的指明70
223程序在主存中的定位技术70
224物理主存中信息的存储分布72
23指令系统的设计和优化73
231指令系统设计的基本原则73
232指令操作码的优化75
233指令字格式的优化79
24指令系统的发展和改进83
241两种途径和方向
(CISC和RISC)83
242按CISC方向发展和改进指令
系统84
243按RISC方向发展和改进指令
系统88
习题296
第3章存储、中断、总线与I/O
系统98
31存储系统的基本要求和并行主存
系统98
311存储系统的基本要求98
312并行主存系统99
32中断系统102
321中断的分类和分级103
322中断的响应次序与处理次序105
323中断系统的软、硬件功能分
配107
33总线系统108
331总线的分类109
332总线的控制方式110
333总线的通信技术112
334数据宽度与总线线数113
34I/O系统115
341I/O系统概述115
342通道处理机的工作原理和流量
设计116
习题3123
第4章存储体系126
41基本概念126
411存储体系及其分支126
412存储体系的构成依据127
413存储体系的性能参数127
42虚拟存储器128
421虚拟存储器的管理方式128
422页式虚拟存储器的构成134
423页式虚拟存储器实现中的问
题143
43高速缓冲存储器149
431工作原理和基本结构149
432地址的映像与变换151
433Cache存储器的LRU替换
算法的硬件实现157
434Cache存储器的透明性
及性能分析158
44三级存储体系162
441物理地址Cache162
442虚地址Cache163
443全Cache164
习题4165
第5章标量处理机169
51重叠方式169
511重叠原理与一次重叠169
512相关处理171
52流水方式176
521基本概念176
522标量流水线的主要性能180
523标量流水机的相关处理
和控制机构185
53指令级高度并行的超级处理机196
531超标量处理机196
532超长指令字处理机197
533超流水线处理机198
534超标量超流水线处理机199
习题5200
〖1〗计算机系统结构〖1〗目录〖2〗Ⅴ第6章向量处理机204
61向量的流水处理与向量流水处
理机204
611向量的处理和向量的流水
处理204
612向量流水处理机的结构举例205
613通过并行、链接提高性能206
62阵列处理机的原理208
621阵列处理机的构形和特点208
622ILLIAC Ⅳ的处理单元
阵列结构211
623ILLIAC Ⅳ的并行算法举例211
63SIMD计算机的互连网络215
631互连网络的设计目标与
互连函数215
632互连网络应抉择的几个问题216
633基本的单级互连网络217
634基本的多级互连网络219
635全排列网络226
64共享主存构形的阵列处理机中
并行存储器的无冲突访问227
65脉动阵列流水处理机230
651脉动阵列结构的原理230
652通用脉动阵列结构232
习题6233
第7章多处理机237
71多处理机的概念、问题和硬件
结构237
711多处理机的基本概念和
要解决的技术问题237
712多处理机的硬件结构238
72紧耦合多处理机多Cache的
一致性问题248
721多Cache的一致性问题
的产生248
722多Cache的一致性问题
的解决办法249
73多处理机的并行性和性能250
731并行算法250
732程序并行性的分析253
733并行语言与并行编译255
734多处理机的性能258
74多处理机的操作系统259
741主从型操作系统259
742各自独立型操作系统260
743浮动型操作系统261
75多处理机的发展261
751分布式共享存储器多处理机261
752对称多处理机261
753多向量多处理机262
754并行向量处理机262
755大规模并行处理机263
756机群系统264
习题7265
第8章数据流计算机和归约机268
81数据流计算机268
811数据驱动的概念268
812数据流程序图和语言270
813数据流计算机的结构275
814数据流计算机存在的问题275
815数据流计算机的进展276
82归约机277
习题8279
附录习题参考答案280
参考文献326
后记327〖1〗Ⅵ