“现代计算机体系结构”课程一直是一门理论性比较强,且相对于其他硬件类课程而言比较抽象的计算机专业课程,必须在建立计算机系统软硬件完整概念的基础上,才能学好、学透。而且这门课程注重的是计算机系统的分析、设计、构建和优化等一系列理论与研究方法,因此,学生学习起来往往会感到空泛。为了有效地帮助学生掌握这门课程的精髓,特别编写了这本《现代计算机体系结构知识要点与习题解析》,以满足从事该课程学习与研究人员的需求。
作者结合多年的教学和科研实践经验,按照基础-优化-实用-创新的思路,根据重点内容安排各章习题,并逐题进行解答。
本书共分为8章,同步训练习题共安排608道。第1章介绍计算机系统结构的基本概念、指令系统的设计思想与寻址方式、I/O系统的整体设计及其流量分析、存储体系发展过程和设计实现的几种常用技术手段,这部分内容是学习计算机系统结构必须具备的最基本的知识,要求学生全面了解与掌握。本章共有习题94道,包含选择题38道、填空题32道、简答题13道、分析题11道。第2章介绍流水处理技术以及超流水、超标量和超长指令字处理机。采用超流水和超标量流水线技术,可以在一个时钟周期内完成多条指令的执行;而VLIW描述了另外一种指令集的设计思想,在这种指令集中,编译器把许多简单、独立的指令组合到一条指令字中。本章共有习题73道,包含选择题18道、填空题20道、判断题12道、简答题12道、计算题11道。第3章介绍并行处理机设计的基础知识,主要包括并行处理机的互连网络、消息传递机制以及基于多处理单元阵列结构的并行算法等内容。本章共有习题80道,包含选择题42道、判断题13道、简答题17道、分析题8道。第4章讨论多处理机系统的相关技术,包括多处理器的概念、分类、结构和性能,介绍把多台处理机组成高并行度系统的关键技术,并深入分析这类系统的改进方法。本章共有习题96道,包含名词解释10道、选择题20道、填空题20道、判断题30道、简答题16道。第5章介绍非冯·诺依曼结构的新型计算机体系结构,包括数据流计算机、归约机、数据库与知识库机,以及智能计算机等。本章共有习题104道,包含选择题17道、填空题64道、简答题20道、计算题3道。第6章介绍嵌入式计算机系统的基本概念,分析软硬件的组成和设计过程。本章共有习题47道,包含名词解释8道、选择题22道、简答题15道、分析题2道。第7章介绍嵌入式系统的高级形式--SoC系统。本章共有习题90道,包含填空题47道、简答题43道。第8章着重介绍多内核处理器的设计,包括Cache组织方式、Cache一致性协议、片上互连网络设计以及同步机制等问题。本章共有习题24道,包含选择题6道、填空题13道、简答题5道。
作者认为,通过该教材对知识要点的概括总结以及所安排的18个名词解释、157道单选题、202道填空题、55道判断题、141道简答题、14道计算题、21道分析题,能够比较全面地体现教材大纲中的教学重点,帮助学生进一步掌握教材中的基础理论知识。由于作者水平有限,书中难免存在错误和不足之处,恳请广大读者批评指正。
编者2011年10月