前言FOREWORD 党的二十大报告中指出：教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑。必须坚持科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力，深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略，这三大战略共同服务于创新型国家的建设。高等教育与经济社会发展紧密相连，对促进就业创业、助力经济社会发展、增进人民福祉具有重要意义。 本书是《计算机系统结构教程》（第3版）（清华大学出版社，2021年）的修订版，是“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材。本书的第1版于2011年被评为国家级精品课程教材。为了适应现代教学的需要，反映计算机技术的新发展，我们对该教材进行了修订和补充，并且采用了微课的形式，为本书配备了教学动画和视频。 本书系统地论述了计算机系统结构的基本概念、基本结构、基本方法等，强调从开发并行性的角度、用量化分析（性能评价）的方法研究和分析计算机系统。 全书共有15章，各章内容如下。 第1章论述计算机系统结构的概念以及系统结构和并行性的发展，并介绍定量分析基础。 第2章为指令系统的设计，论述计算机指令系统设计的各个方面，包括指令系统的分类、寻址技术、功能设计、格式设计以及指令系统的发展和改进，并且介绍一种RISC计算机——MIPS的指令系统。 第3章为流水线技术，论述流水线的基本概念、分类和性能分析、非线性流水线的调度，介绍流水线中的相关与冲突问题及其解决方法，并以MIPS为例讨论流水线的实现。 第4章为向量处理机，论述向量处理机的结构和特点、提高向量处理机性能的方法以及向量处理机的性能评价，并介绍了三个向量处理机实例。 第5章和第6章分别论述如何用硬件和软件的方法开发指令级并行。第5章的具体内容包括指令级并行的概念、记分牌和Tomasulo动态调度算法、基于硬件的前瞻执行以及多指令流出技术等。第6章的内容包括循环展开和基本指令调度、跨越基本块的静态指令调度、VLIW技术、显式指令并行执行EPIC等，并介绍一个实例——IA\|64体系结构。 第7章为存储系统，论述Cache的基本知识、降低Cache不命中率的方法、减少Cache不命中开销的方法以及减少命中时间的方法，并对并行主存和虚拟存储器做简要讨论。最后介绍一个存储层次实例——AMD Opteron的存储器层次结构。 第8章为输入输出系统，论述总线及其与CPU、存储器的连接，通道处理机及其流量分析，并详细论述廉价磁盘冗余阵列RAID。 第9章为互连网络，论述互连函数、互连网络的特性参数、静态互连网络、动态互连网络以及消息传递机制等。 第10章为多处理机，论述对称式共享存储器系统结构、分布式共享存储器系统结构、多Cache一致性、同步、同时多线程以及MPP，并介绍多处理机实例。 第11章为多核架构与编程，论述对多核架构的需求、几种多核架构以及基于多核的并行程序设计。 第12章为机群系统，论述机群的结构、软件模型以及机群的分类，并介绍5个典型的机群系统，包括我国自主研制的天河2号。 第13章为领域专用体系结构，论述DSA的主要特点及应用领域实例等，包括谷歌的TPU以及微软的Catapult等。 第14章为阵列处理机，论述阵列处理机的操作模型、结构和特点以及并行算法，并介绍两个阵列处理机实例。 第15章为数据流计算机，论述数据流计算机模型、数据流程序图和数据流语言、静态数据流计算机结构以及动态数据流计算机结构。 本书的主要特点是: （1） 取材先进，体系完整，覆盖面广，深度与广度相结合。 （2） 采用微课形式，配有850分钟的教学视频和动画视频。使用它们进行教学或者自学，能达到非常好的教学效果。 （3） 配有基于模拟器的实验（见《计算机系统结构实践教程》（第3版），张晨曦等，清华大学出版社），对于深入理解和掌握本课程内容有很大的帮助。模拟器是编者团队自己开发的，拥有自主版权。 （4） 配有教学（或自学）指导教材《计算机系统结构学习指导与题解》（第2版）（张晨曦等，清华大学出版社）。 （5） 重点突出，可读性好，语言简练，通俗易懂。 （6） 提供教学大纲、教学动画课件和教学PPT课件。 （7） 提供在线题库，包括填空题、单选题、多选题、名词解释、简答题、综合题。资源下载提示 素材（源码）等资源： 扫描目录上方的二维码下载。 在线作业: 扫描封底的作业系统二维码，登录网站在线做题及查看答案。 微课视频: 扫描封底的文泉云盘防盗码，再扫描书中相应章节的视频讲解二维码，可以在线学习。本书的大部分内容由张晨曦教授编写，其余部分的分工为： 沈立教授编写了第6章、第12章和第13章，王志英教授编写了第10章，李江峰副教授编写了第4章和第5章，王伟教授编写了第11章。 本书直接或间接地引用了许多专家和学者的文献或著作，在此向他们表示衷心的感谢。 由于编者水平有限，书中难免有疏漏和不妥之处，敬请读者批评指正。 作者 2023年12月

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