清华大学出版社

计算机系统结构是计算机专业的必修课程，旨在使学生了解计算机系统结构的发展及新技术，掌握计算机系统的基本设计分析方法。本书系统地讲述了计算机系统结构的基本概念、基本原理、基本结构以及计算机系统结构发展的主流技术和**发展，并介绍了MIPS体系结构、多核技术、云计算、异构计算、RISCⅤ等前沿领域的技术和发展。每章均有小结，学生可对各章的内容清楚地理解和掌握。 全书共11章，分别介绍计算机系统结构的基本概念、指令系统、存储系统、流水线技术、并行处理机和多处理机、输入/输出系统、MIPS体系结构、多核技术、非冯?诺依曼型计算机、异构计算、云计算技术，以及RISCⅤ指令集（附录）。 本书章节安排合理，在多年计算机专业本科生教学的基础上，总结经验，将现代大多数计算机采用比较成熟的思想、结构和方法以系统结构的角度呈现给学生。 本书既可作为计算机专业本科生的教材，也可以作为深入学习计算机体系结构领域知识人员的参考书。

前言 计算机系统结构是从程序设计者角度看到的一个计算机系统的属性，即概念性结构和功能性特性。本书系统地讲述了计算机系统结构的基本概念、基本原理、基本思想和基本结构，通过本书的学习，计算机设计者可以根据用户的需求和当前技术发展水平等方面设计计算机系统，获得较高的性能价格比。本书内容是结合笔者多年的教学经验，将最适合计算机专业本科生学习的计算机系统结构知识编写在本书当中，深入地论述了计算机系统结构发展中的主流技术以及未来的发展方向，对MIPS系统、多核技术、云计算技术、异构计算和新型计算机系统等相关知识也做了介绍。 本书的编写以并行技术发展为主线，对计算机系统结构的基本概念、存储体系、流水线技术、超级计算机、多处理机系统到云计算技术均做了详细说明。 全书共分为11章。第1章介绍了计算机系统结构的基本概念和层次结构以及计算机系统结构的分类，计算机系统结构、组成和实现三者之间的关系和影响，计算机系统的设计要遵循Amdahl定律和软硬件取舍的原则等方面。第2章介绍了指令系统及与指令系统直接相关的数据表示和寻址技术、数据表示、IEEE浮点数标准、自定义数据表示、RISC技术等方面。第3章分析并给出了存储系统的层次结构，并介绍了各级存储器的性能指标，还介绍了主存与Cache之间的三种映像方式。第4章介绍了流水线技术，如流水线的分类、衡量流水线性能的标准等内容。第5章介绍了并行处理机和多处理机，并行处理机包括分布式存储器结构和集中式共享存储器组成的并行处理机结构，各个处理机之间的互连网络连接方式以及多处理机的操作系统。第6章介绍了输入/输出系统的基本概念、基本特点，三种基本输入/输出方式、通道的基本概念、基本功能、通道处理技术，以及输入/输出系统。第7章介绍了MIPS体系结构及其发展历程。第8章介绍了多核的基本概念和多核技术的发展趋势，还介绍了多线程的定义以及多线程技术。第9章介绍了几种非冯·诺依曼计算机，包括基于数据驱动的数据流计算机、基于需求驱动的归约机、基于模式匹配驱动的智能计算机。第10章介绍了异构计算的基本概念、工作原理等，以及目前的集中深度学习芯片的案例分析。第11章介绍了云计算的基本概念、体系结构、核心技术以及云平台实例。 本书内容丰富，涵盖系统结构的新技术，每章均有大量例题和习题，可作为计算机专业本科生和有关专业研究生的教材，也可作为计算机科学工作者的参考书。 本书的先修课程是“数字逻辑”“计算机组成原理”“汇编语言”“数据结构”等课程，也可以在“操作系统”“编译原理”等课程同时或之后开设，参考学时是64学时。读者可根据情况调整。 本书由北京工业大学方娟编著。北京科技大学王昭顺教授、北京工业大学张载鸿教授对本书提出了很多宝贵的意见和建议，在此表示衷心的感谢。同时，感谢北京工业大学的相关老师和研究生对本书提出的修改建议。清华大学出版社为本书的出版做了大量工作，在此表示衷心的感谢。 由于计算机技术发展迅速，加上作者水平有限，书中难免有不当之处，敬请广大读者批评指正。 方娟2022年5月

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