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第一章 绪论1

1.1 计算机系统结构的含义1

1.2 促进计算机系统结构发展的因素2

1.2.1 冯·诺依曼计算机2

1.2.2 改革冯·诺依曼机的必要性3

1.3 计算机系统结构的发展4

1.3.1 计算机系统的发展4

1.3.2 计算机系统结构的发展6

1.4 硬件与软件的功能分配8

第二章 存贮系统11

2.1 存贮系统基本概念11

2.1.1 存贮器在计算机中的地位11

2.1.2 存贮系统的层次结构11

2.1.3 存贮器访问的局部性13

2.1.4 层次结构中的命中率14

2.2 并行主存系统15

2.3.1 高速缓冲存贮器的结构18

2.3 高速缓冲存贮器18

2.3.2 地址映象20

2.3.3 替换算法25

2.3.4 写入策略25

2.3.5 长城386计算机的高速缓冲存贮器27

2.4 存贮管理32

2.4.1 主存贮器分区管理的基本概念33

2.4.2 页式管理35

2.4.3 段式管理36

2.5 虚拟存贮器38

2.4.4 段页式管理38

2.5.1 IBM370系统的虚拟存贮器39

2.5.2 VAX-11计算机的虚拟存贮器41

2.5.3 加快地址变换速度的硬件46

2.5.4 长城386计算机的虚拟存贮器48

2.5.5 缺页及其处理51

2.5.6 虚拟存贮器工作过程53

2.6 高速缓冲存贮器-主存-辅存三级层次55

2.7 存贮保护55

2.7.1 存贮保护的必要性55

2.7.3 存贮区域的保护57

2.7.2 工作状态的保护57

2.7.4 访问方式的保护59

2.8 相联存贮器59

2.8.1 信息访问方式59

2.8.2 相联存贮器61

第三章 输入输出系统64

3.1 输入输出系统基本概念64

3.3 中断驱动输入输出66

3.2 程序控制输入输出66

3.4 直接存贮器访问68

3.4.1 基本原理68

3.4.2 直接存贮器访问的输入输出工作过程69

3.4.3 直接存贮器访问部件在计算机系统中的布局69

3.4.4 80386微处理机的DMA70

3.5 输入输出通道73

3.5.1 基本原理73

3.5.2 分类77

3.5.3 工作过程举例78

3.6.1 基本概念81

3.6 总线系统81

3.6.2 总线的定时82

3.6.3 总线的判优84

第四章 指令系统的系统结构89

4.1 引言89

4.2 指令格式和寻址方式90

4.2.1 指令格式和编码90

4.2.2 指令格式举例91

4.2.3 寻址方式93

4.3 数据表示96

4.3.1 浮点数表示97

4.3.2 带标志符的数据表示98

4.4 指令系统的设计101

4.4.1 指令系统设计过程101

4.4.2 对指令系统的要求101

4.5 指令系统对高级语言的支持103

4.5.1 冯·诺依曼语义差距103

4.5.2 加强对高级语言支持能力的途径103

4.6 指令系统对操作系统的支持106

4.7 中断系统108

4.7.1 中断的分类108

4.7.2 中断响应的优先级109

4.7.3 中断的屏蔽和中断处理次序110

4.7.4 中断处理过程和硬软件功能分担111

4.7.5 中断的断点114

4.8 状态控制115

第五章 处理机系统117

5.1 计算机系统的分类117

5.2 流水方式118

5.2.1 指令流水线118

5.2.2 长城386计算机的指令流水线123

5.2.3 相关对指令流水线效率的影响124

5.2.4 先行控制处理机128

5.2.5 指令调度和循环展开130

5.2.6 运算流水线134

5.2.7 运算流水线分类136

5.3 多功能部件处理机137

5.4 向量处理机139

5.4.1 向量的流水处理139

5.4.2 向量处理机的组成140

5.4.3 提高运算速度的技术142

5.4.4 向量化编译程序145

5.5 附加式数组处理机146

5.5.1 数组处理机的组成146

5.5.2 数组处理机的应用149

5.6 简化指令系统计算机150

5.6.1 产生的背景150

5.6.2 主要特点152

5.6.3 发展和应用155

5.6.4 简化指令系统计算机的例子：RISCⅡ155

5.6.5 简化指令系统计算机系统结构中的一些技术159

5.6.6 SUN SPARC164

5.6.7 MIPS R2000166

5.7 超级标量计算机、超长指令字计算机和超级流水线计算机171

5.7.1 概述171

5.7.2 超级标量计算机173

5.7.3 超长指令字计算机174

第六章 多处理机系统183

6.1 引言183

6.1.1 高度并行的计算机系统183

6.1.2 多处理机系统的优点184

6.2.1 Illiac Ⅳ186

6.2 SIMD并行处理机186

6.2.2 Illiac Ⅳ的应用188

6.2.3 MPP193

6.3 松耦合多处理机系统(多计算机系统)194

6.4 紧耦合多处理机系统(多处理机系统)195

6.4.1 同构型和异构型多处理机197

6.4.2 cache一致性198

6.5 互连网络201

6.5.1 互连网络的特征201

6.5.2 多计算机的互连网络201

6.5.3 紧耦合多处理机的互连网络204

6.6 通用计算机构成共享存贮器的多处理机系统210

6.6.1 IBM370系列多处理机210

6.6.2 IBM3033多处理机213

6.7 容错计算机213

6.7.1 松耦合多处理机构成的容错计算机214

6.7.2 紧耦合多处理机构成的容错计算机215

6.7.3 Tandem“不停顿”系统216

6.7.4 Stratus容错计算机217

6.8 多处理机的操作系统220

7.2.1 脉动阵列结构的基本原理222

7.2 脉动阵列结构222

第七章 计算机系统结构的新发展222

7.1 引言222

7.2.2 面向特定算法的脉动阵列结构223

7.2.3 通用的脉动阵列结构228

7.3 数据流计算机230

7.3.1 数据流计算机基本原理230

7.3.2 数据流图与数据流程序231

7.3.3 数据流语言233

7.3.4 数据流计算机的分类236

7.4.1 智能机概述240

7.4 Lisp机240

7.4.2 Lisp语言的主要特性241

7.4.3 Symbolics3600系列机246

7.5 归约机251

7.5.1 函数式语言252

7.5.2 归约模型254

7.5.3 归约机255

附录257