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第1章 引言1

1.1 什么是CPU1

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11

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

习题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

习题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

习题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76

5.3 时序78

5.4 流水线技术79

5.5 指令相关和流水线冲突83

5.6 流水线的前递技术86

5.7 流水线和例外89

5.8 多功能部件与多拍操作90

5.9 本章小结93

习题93

第6章 动态流水线102

6.1 影响流水线效率的因素102

6.2 指令调度技术103

6.3 动态调度原理106

6.4 Tomasulo算法109

6.5 例外与动态流水线114

6.6 本章小结122

习题123

第7章 多发射数据通路127

7.1 指令级并行技术127

7.2 保留站的组织128

7.3 保留站和寄存器的关系131

7.4 重命名寄存器的组织133

7.5 乱序执行的流水线通路137

7.6 多发射结构139

7.7 龙芯2号多发射结构简介140

7.8 本章小结142

习题143

第8章 转移预测146

8.1 转移指令146

8.2 程序的转移行为148

8.3 软件方法解决控制相关151

8.4 硬件转移预测技术155

8.5 一些典型商用处理器的分支预测机制162

8.6 本章小结164

习题164

第9章 功能部件167

9.1 定点补码加法器167

9.2 龙芯1号的ALU设计172

9.3 定点补码乘法器176

9.4 本章小结183

习题183

第10章 高速缓存185

10.1 存储层次185

10.2 cache结构187

10.3 cache性能和优化191

10.4 常见处理器的存储层次199

10.5 本章小结201

习题202

第11章 存储管理204

11.1 虚拟存储的基本原理204

11.2 MIPS处理器对虚存系统的支持207

11.3 Linux操作系统的存储管理210

11.4 TLB的性能分析和优化215

11.5 本章小结217

习题217

第12章 多处理器系统219

12.1 共享存储与消息传递系统219

12.2 常见的共享存储系统223

12.3 共享存储系统的指令相关225

12.4 共享存储系统的访存事件次序228

12.5 存储一致性模型229

12.6 cache一致性协议233

12.7 本章小结238

习题238

第13章 实践是最好的课堂240

13.1 龙芯处理器简介240

13.2 硅是检验结构设计的唯一标准244

13.3 设计要统筹兼顾251

13.4 设计要重点突出257

13.5 皮体系结构设计260

13.6 本章小结261

参考文献262

后记265