计算机体系结构

第1章 引言 1

1．1 什么是CPU 1

1．2 一以贯之 3

1．3 本书的内容 4

1．4 本书的习题与参考文献说明 5

第2章 计算机系统结构基础 6

2．1 什么是计算机 6

2．2 计算机的基本组成 7

2．3 计算机系统结构的发展 9

2．4 摩尔定律和工艺的发展 10

2．5 计算机应用的发展趋势 14

2．6 计算机系统结构发展趋势 15

2．7 多核结构的发展及其面临的问题 18

2．8 衡量计算机的指标 21

2．9 性能评价 22

2．10 成本评价 28

2．11 功耗评价 30

2．12 本章小结 32

作业 32

第3章 二进制与逻辑电路 34

3．1 计算机中数的表示 34

3．2 MOS管工作原理 37

3．3 MOS基本工艺 40

3．4 逻辑电路 44

3．5 CMOS电路的延迟 47

3．6 Verilog语言 49

3．7 本章小结 52

作业 52

第4章 指令系统结构 55

4．1 指令系统结构的设计原则 55

4．2 影响指令系统结构设计的因素 56

4．3 指令系统的分类 58

4．4 指令系统的组成部分 60

4．5 RISC指令系统结构 62

4．6 RISC的发展历史 64

4．7 不同RISC指令系统结构的比较 65

4．8 本章小结 71

作业 71

第5章 静态流水线 73

5．1 数据通路设计 74

5．2 控制逻辑设计 75

5．3 时序 77

5．4 流水线技术 78

5．5 指令相关和流水线冲突 81

5．6 流水线的前递（Forwarding）技术 84

5．7 流水线和例外 86

5．8 多功能部件与多拍操作 88

5．9 本章小结 90

作业 91

第6章 动态流水线 99

6．1 影响流水线效率的因素 99

6．2 指令调度技术 100

6．3 动态调度原理 103

6．4 Tomasulo算法 106

6．5 例外与动态流水线 111

6．6 本章小结 119

作业 120

第7章 多发射数据通路 123

7．1 指令级并行技术 123

7．2 保留站的组织 124

7．3 保留站和寄存器的关系 127

7．4 重命名寄存器的组织 129

7．5 乱序执行的流水线通路 133

7．6 多发射结构 135

7．7 龙芯2号多发射结构简介 136

7．8 本章小结 138

作业 139

第8章 转移预测 141

8．1 转移指令 141

8．2 程序的转移行为 143

8．3 软件方法解决控制相关 146

8．4 硬件转移预测技术 150

8．5 一些典型商用处理器的分支预测机制 157

8．6 本章小结 159

作业 159

第9章 功能部件 162

9．1 定点补码加法器 162

9．2 龙芯1号的ALU设计 167

9．3 定点补码乘法器 171

9．4 本章小结 178

作业 178

第10章 高速缓存 180

10．1 存储层次 180

10．2 cache结构 182

10．3 cache性能和优化 186

10．4 常见处理器的存储层次 194

10．5 本章小结 196

作业 197

第11章 存储管理 199

11．1 虚拟存储的基本原理 199

11．2 MIPS处理器对虚存系统的支持 202

11．3 Linux操作系统的存储管理 205

11．4 TLB的性能分析和优化 210

11．5 本章小结 212

作业 212

第12章 多处理器系统 214

12．1 共享存储与消息传递系统 214

12．2 常见的共享存储系统 218

12．3 共享存储系统的指令相关 220

12．4 共享存储系统的访存事件次序 223

12．5 存储一致性模型 224

12．6 cache一致性协议 228

12．7 本章小结 233

作业 233

第13章 实践是最好的课堂 235

13．1 龙芯处理器简介 235

13．2 硅是检验结构设计的唯一标准 239

13．3 设计要统筹兼顾 246

13．4 设计要重点突出 252

13．5 皮体系结构设计 255

13．6 本章小结 256

参考文献 257

后记 260