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书  名:计算机系统结构实践教程
  • 作  者: 张晨曦
  • 出版时间: 2010-05-01
  • 出 版 社: 清华大学出版社
  • 字  数: 297 千字
  • 印  次: 1-1
  • 印  张: 12
  • 开  本: 16开
  • ISBN: 9787302223719
  • 装  帧: 平装
  • 定  价:¥19.00
电子书价:¥13.30 折扣:70折 节省:¥5.70 vip价:¥13.30 电子书大小:10.71M
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内容简介
  本书设计和编写了11个实验: 指令系统和体系结构、流水线及流水线中的冲突、指令调度和延迟分支、Cache性能分析、Tomasulo算法、再定序缓冲(ROB)工作原理、多Cache一致性——监听协议、多Cache一致性——目录协议。本书覆盖面广,内容丰富,有利于加深对系统结构知识的理解。本书的实验既有基于MIPS指令集的,也有基于SPARC指令集的。教师可根据具体教学需要选择。本书包含了实验所需相关知识的介绍,可以跟大多数系统结构教材配合使用。本书所附光盘提供了我们专门为系统结构实验开发的一套运行于Windows平台的模拟器。这些模拟器界面友好,使用方便、直观,交互性很强。随书光盘还提供了计算机系统结构课程相关的动画和视频课件。本书可作为本科生或研究生的系统结构课程以及计算机组成与结构课程的实验教材,也可作为自学者的辅助教材。
前言
  计算机系统结构是计算机专业及相关专业的一门重要的专业课程。但是,长期以来,该课程的实验一直是一个令人头疼的问题。系统结构课程内容比较抽象、单调,不少内容要通过实验才能更好地理解。而且,通过实验研究对系统结构进行量化分析,是国际上流行的一种方法。
  基于硬件平台来做实验不仅成本高,而且目前没有合适的系统结构实验平台。国外研究和实践经验表明,基于模拟器开设虚拟实验是一种有效的途径,有时其效果甚至比实物实验更好。因此,本教材基于我们自行开发的具有自主版权的模拟器,设计和编写了11个实验。其中前6个实验是分两组平行的,分别基于MIPS指令集(本书的第一部分)和SPARC指令集(本书的第二部分)。教师可以根据具体的教学需要从中选择一组。后5个实验构成第三部分,是必选的。
  每个实验都由实验目的、实验平台、实验内容和步骤、模拟器使用手册以及相关知识5部分构成。“相关知识”部分系统地论述了与该实验相关的知识,使读者能为实验做好充分的准备。
  采用本书,可以开设以下8个实验:
  (1) 指令系统和体系结构
  (2) 流水线及流水线中的冲突
  (3) 指令调度和延迟分支
  (4) Cache性能分析
  (5) Tomasulo算法
  (6) 再定序缓冲(ROB)工作原理
  (7) 多Cache一致性——监听协议
  (8) 多Cache一致性——目录协议
本书光盘中提供了所有上述实验所需要的模拟器和样例程序,只要把模拟器复制到硬盘中即可使用。
  本书主要由同济大学的张晨曦、刘依,哈尔滨工业大学的刘宏伟,同济大学的孙太一,国防科技大学的沈立以及同济大学的李江峰等编写; 张硕、程志强、王伟、江崟等也参加了部分内容的编写。
  由于本书的“相关知识”部分系统地论述了与该实验相关的知识,所以本书可以跟大多数系统结构教材配合使用,而且还可作为自学者的辅助教材。
本书所附光盘还提供了计算机系统结构课程相关的动画和视频课件。
  关于新的信息,请关注本课程的网站: www.GotoSchool.net或www.Arch365.net。
  由于作者水平有限,书中难免有错误和不妥之处,敬请读者批评指正。

张晨曦
2009年11月于上海
目录
第一部分基于MIPS体系结构

实验1MIPS指令系统和MIPS体系结构

1.1实验目的

1.2实验平台

1.3实验内容和步骤

1.4MIPSsim使用手册

1.4.1启动模拟器

1.4.2MIPSsim的窗口

1.4.3MIPSsim的菜单

1.5相关知识: MIPS指令系统

1.5.1MIPS的寄存器

1.5.2MIPS的数据表示

1.5.3MIPS的数据寻址方式

1.5.4MIPS的指令格式

1.5.5MIPS的部分指令介绍

实验2流水线及流水线中的冲突

2.1实验目的

2.2实验平台

2.3实验内容和步骤

2.4MIPSsim使用手册

2.5相关知识: 流水线、相关与冲突

2.5.1一条经典的5段流水线

2.5.2相关与流水线冲突

2.5.3流水线的实现
实验3指令调度和延迟分支

3.1实验目的

3.2实验平台

3.3实验内容和步骤

3.4MIPSsim使用手册

3.5相关知识: 指令调度和延迟分支

3.5.1指令调度

3.5.2延迟分支




目录














计算机系统结构实践教程








第二部分基于SPARC体系结构

实验4SPARC指令系统和SPARC体系结构

4.1实验目的

4.2实验平台

4.3实验内容和步骤

4.4SPARCsim使用手册

4.4.1启动程序

4.4.2SPARCsim的窗口

4.4.3SPARCsim的菜单

4.5相关知识: UltraSPARC指令系统

4.5.1UltraSPARC的寄存器

4.5.2UltraSPARC的数据表示

4.5.3UltraSPARC的数据寻址方式

4.5.4UltraSPARC的指令格式

4.5.5UltraSPARC的部分指令介绍
实验5流水线及流水线中的冲突

5.1实验目的

5.2实验平台

5.3实验内容和步骤

5.4SPARCsim使用手册

5.5相关知识: 流水线、相关与冲突

5.5.1一条经典的5段流水线

5.5.2相关与流水线冲突

5.5.3流水线的实现
实验6指令调度和延迟分支

6.1实验目的

6.2实验平台

6.3实验内容和步骤

6.4SPARCsim使用手册

6.5相关知识: 指令调度和延迟分支

第三部分Cache和指令并行实验

实验7Cache性能分析

7.1实验目的

7.2实验平台

7.3实验内容和步骤

7.3.1Cache容量对不命中率的影响

7.3.2相联度对不命中率的影响

7.3.3Cache块大小对不命中率的影响

7.3.4替换算法对不命中率的影响

7.4MyCache模拟器的使用方法

7.5相关知识: Cache的基本原理

7.5.1Cache的映像规则

7.5.2查找方法

7.5.3替换算法

7.5.4写策略

7.5.5改进Cache性能

7.5.63种类型的不命中

7.5.7降低不命中率的方法

7.5.8分离Cache和混合Cache
实验8Tomasulo算法

8.1实验目的

8.2实验平台

8.3实验内容和步骤

8.4Tomasulo算法模拟器的使用方法

8.5相关知识: Tomasulo算法

8.5.1基本思想

8.5.2具体算法
实验9再定序缓冲(ROB)工作原理

9.1实验目的

9.2实验平台

9.3实验内容和步骤

9.4ROB模拟器的使用方法

9.5相关知识: 再定序缓冲ROB
实验10多Cache一致性——监听协议

10.1实验目的

10.2实验平台

10.3实验内容和步骤

10.4监听协议模拟器的使用方法

10.5相关知识: 监听协议

10.5.1基本思想

10.5.2监听协议的实现
实验11多Cache一致性——目录协议

11.1实验目的

11.2实验平台

11.3实验内容和步骤

11.4目录协议模拟器的使用方法

11.5相关知识: 目录协议

11.5.1目录协议的基本思想

11.5.2目录协议实例
附录AMIPSsim的指令列表(MIPS64指令集的一个子集)
附录BMIPSsim的指令系统(MIPS64指令集的一个子集)
附录C模拟器MIPSsim的汇编语言
参考文献
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