计算机体系结构-量化研究方法

吴工

《计算机体系结构:量化研究方法(第5版) 》，人民邮电出版社出版，外文书名: Computer Architecture:A Quantitative Approach, Fifth Edition，作者：亨尼西 (John L.Hennessy) (作者), 帕特森 (David A.Patterson) (作者), 贾洪峰 (译者) 等。《计算机体系结构：量化研究方法(第5版)》是最权威的计算机体系结构著作，是久负盛名的经典作品。书中系统地介绍了计算机系统的设计基础、指令集系统结构、流水线和指令集并行技术、层次化存储系统与存储设备、互连网络以及多处理器系统等重要内容。在这个**新版中，作者增加了当前炙手可热的云计算和手机客户端技术等相关内容，探讨了在手机、平板电脑、笔记本电脑和其他移动计算设备上云计算的软硬件实现方式。

《计算机体系结构：量化研究方法(第5版)》可作为高等院校计算机专业本科生或研究生教材，也可作为从事计算机体系结构或计算机系统设计的工程技术人员的参考书。

图书目录

第1章量化设计与分析基础
1.1引言
1.2计算机的分类
1.2.1个人移动设备
1.2.2桌面计算
1.2.3服务器
1.2.4集群／仓库级计算机
1.2.5嵌入式计算机
1.2.6并行度与并行体系结构的分类
1.3计算机体系结构的定义
1.3.1指令集体系结构：计算机体系结构的近距离审视
1.3.2真正的计算机体系结构：设计满足目标和功能需求的组成和硬件
1.4技术趋势
1.4.1性能趋势：带宽胜过延迟
1.4.2晶体管性能与连线的发展
1.5集成电路中的功率和能耗趋势
1.5.1功率和能耗：系统观点
1.5.2微处理器内部的能耗和功率
1.6成本趋势
1.6.1时间、产量和大众化的影响
1.6.2集成电路的成本
1.6.3成本与价格
1.6.4制造成本与运行成本
1.7可信任度
1.8性能的测量、报告和汇总
1.8.1基准测试
1.8.2报告性能测试结果
1.8.3性能结果汇总
1.9计算机设计的量化原理
1.9.1充分利用并行
1.9.2局域性原理
1.9.3重点关注常见情形
1.9.4Amdahl定律
1.9.5处理器性能公式
1.10融会贯通：性能、价格和功耗
1.11谬论与易犯错误
1.12结语
1.13历史回顾与参考文献
第2章存储器层次结构设计
2.1 引言
2.2缓存性能的10种高级优化方法
2.2.1 第一种优化：小而简单的第一级缓存，用以缩短命中时间、降低功率
2.2.2第二种优化：采用路预测以缩短命中时间
2.2.3第三种优化：实现缓存访问的流水化，以提高缓存带宽
2.2.4第四种优化：采用无阻塞缓存，以提高缓存带宽
2.2.5第五种优化：采用多种缓存以提高缓存带宽
2.2.6 第六种优化：关键字优先和提前重启动以降低缺失代价
2.2.7第七种优化：合并写缓冲区以降低缺失代价
2.2.8第八种优化：采用编译器优化以降低缺失率
2.2.9第九种优化：对指令和数据进行硬件预取，以降低缺失代价或缺失率
2.2.10第十种优化：用编译器控制预取，以降低缺失代价或缺失率
2.2.11缓存优化小结
2.3存储器技术与优化
2.3.1 SRAM技术
2.3.2 DRAM技术
2.3.3提高DRAM芯片内部的存储器性能
2.3.4 降低SDRAM中的功耗
2.3.5 闪存
2.3.6提高存储器系统的可靠性
2.4保护：虚拟存储器和虚拟机
2.4.1 通过虚拟存储器提供保护
2.4.2通过虚拟机提供保护
2.4.3对虚拟机监视器的要求
2.4.4虚拟机（缺少）的指令集体系结构支持
2.4.5虚拟机对虚拟存储器和I／O的影响
2.4.6 VMM实例：Xen虚拟机
2.5交叉问题：存储器层次结构的设计
2.5.1保护和指令集体系结构
2.5.2缓存数据的一致性
2.6融会贯通：ARM Cortex—A8釉atel Corei7中的存储器层次结构
2.6.1 ARM Cortex—A8
2.6.2 Intel Core i7
2.7谬论与易犯错误
2.8结语：展望
2.9历史回顾与参考文献
第3章指令级并行及其开发
3.1指令级并行：概念与挑战
3.1.1什么是指令级并行
3.1.2数据相关与冒险
3.1.3控制相关
3.2揭示ILP的基本编译器技术
3.2.1基本流水线调度和循环展开
3.2.2循环展开与调度小结
3.3用高级分支预测降低分支成本
3.3.1竞赛预测器：局部预测器与全局预测器的自适应联合
3.3.2 Intel Core i7分支预测器
3.4用动态调度克服数据冒险
3.4.1动态调度：思想
3.4.2使用Tomasulo算法进行动态调度
3.5动态调度：示例和算法
3.5.1 Tomasulo算法：细节
3.5.2 Tomasulo算法：基于循环的示例
3.6基于硬件的推测
3.7以多发射和静态调度来开发ILP
3.8以动态调度、多发射和推测来开发ILP
3.9用于指令传送和推测的高级技术
3.9.1提高指令提取带宽
3.9.2推测：实现问题与扩展
3.10 ILP局限性的研究
3.10.1硬件模型
3.10.2可实现处理器上ILP的局限性
3.10.3超越本研究的局限
3.11交叉问题：ILP方法与存储器系统
3.11.1硬件推测与软件推测
3.11.2推测执行与存储器系统
3.12多线程：开发线程级并行提高单处理器吞吐量
3.12.1细粒度多线程在Sun T1上的效果
3.12.2 同时多线程在超标量处理器上的效果
3.1 3融会贯通：Intel Core i7和IARM Cortex—A8
3.13.1 ARM Cortex—A8
3.13.2 Intel Core i7
3.14谬论与易犯错误
3.15结语：前路何方
3.16历史回顾与参考文献
第4章向量、SIMD和GPU体系结构中的数据级并行
4.1 引言
4.2向量体系结构
4.2.1 VMIPS
4.2.2向量处理器如何工作：一个示例
4.2.3 向量执行时间
……
第5章线程级并行
第6章以仓库级计算机开发请求级、数据级并行
附录A指令集基本原理
附录B存储器层次结构回顾
附录C流水线：基础与中级概念
参考文献