高性能计算机体系结构 mobi 下载 网盘 caj lrf pdf txt 阿里云

本书是《计算机体系结构》（刘超主编，I***N: 9787302587552）的姐妹篇，在总结长期教学经验和参考国内外经典教材的基础上，按照计算机体系结构的研究任务(即软硬件功能分配和硬件功能实现的**方法)组织编写而成，旨在使已较全面掌握计算机技术知识的研究生和高年级本科生进一步较为深入地理解当前高性能计算机的体系结构。 本书介绍MIMD(多指令流多数据流)并行计算机的基本概念及其类型特点、结构实现基础技术——互连网络与存储组织、典型结构模型及其相应特有技术，阐述多处理机的组织结构及其类型特点、性能分析及其评测、程序并行性及其度量计算，分析多处理机实现的专用技术——共享存储一致性与通信同步，讨论数据流处理机的结构原理及其类型特点、数据流程序设计。本书共6章，可分为3部分；第1章为基础导论部分，第2～5章为多处理机部分，第6章为数据流处理机部分。 本书内容配置明确、结构逻辑清晰、语言知识易懂，可以作为高等院校计算机学科各专业研究生和计算机科学与技术专业高年级本科生“高级计算机体系结构”或“并行处理与体系结构”课程的教材，也可以作为相关领域科技人员的参考书。

第1章并行计算机体系结构导论/1

1.1计算机体系结构及其重要概念1

1.1.1计算模型及其驱动类型1

1.1.2计算机发展的演变与现状2

1.1.3计算机体系结构及其分类4

1.1.4并行性及其提高的技术途径7

1.2并行计算机体系结构概论9

1.2.1并行计算模型9

1.2.2并行计算机及其发展历程11

1.2.3并行计算的相关概念14

1.2.4并行算法的构建过程16

1.3并行计算机的互连网络18

1.3.1互连网络与互连函数18

1.3.2互连网络的结构特性参数21

1.3.3静态互连网络21

1.3.4动态互连网络24

1.3.5常用多级交叉开关互连网络28

1.4并行计算机的存储结构模型34

1.4.1高性能存储的类型及其结构原理34

1.4.2存储器的物理结构模型37

1.4.3存储器的逻辑结构模型39

1.4.4Cache层次一致性及其维护40

练习题41

第2章多处理机的组织结构及其性能/43

2.1多处理机概述43

2.1.1多处理机与多计算机43

2.1.2多处理机的分类及其比较44

2.1.3多处理机的组织模型与特点45

2.1.4多处理机操作系统47

2.1.5多处理机并行程序开发工具482.2多处理机的访问通信与结构模型50

2.2.1多处理机的存储访问模型50

2.2.2多处理机的数据通信模型52

2.2.3多处理机的结构模型及其特性53

2.2.4多处理机结构模型的发展趋势56

2.3多处理机程序的并行性57

2.3.1程序并行性算法的构造57

2.3.2程序并行性的数据相关与检测58

2.3.3并行程序设计语言61

2.3.4并行优化编译程序64

2.3.5程序并行性的度量计算66

2.4多处理机的性能分析68

2.4.1多处理机性能提高的有限性68

2.4.2多处理机基本性能模型69

2.4.3多处理机通信性能模型71

2.4.4异构多处理机任务调度73

2.5多处理机的性能评测78

2.5.1多处理机性能评测概述78

2.5.2多处理机机器级性能评测80

2.5.3多处理机算法级性能评测84

2.5.4多处理机程序级性能评测91

练习题93

〖1〗高性能计算机体系结构目录〖3〗〖3〗第3章特殊多处理机与多处理机实例/97

3.1高性能微处理器及其多线程97

3.1.1多核与多核处理器97

3.1.2多核处理器产生的原因98

3.1.3多线程与超线程100

3.1.4多线程实现途径及其支持技术101

3.1.5多核同时多线程102

3.1.6典型多核微处理器——T1104

3.2机群多处理机106

3.2.1机群多处理机及其性能特点106

3.2.2机群多处理机的分类108

3.2.3机群多处理机的软件组织109

3.2.4机群多处理机的关键技术110

3.2.5典型机群多处理机实例113

3.3大规模并行多处理机117

3.3.1大规模并行多处理机及其组织结构117

3.3.2MPP的性能特点及其系统软件组织策略118

3.3.3典型MPP实例119

3.4典型共享存储多处理机实例122

3.4.1集***享多处理机SGI Challenge122

3.4.2分布共享多处理机Origin 2000123

3.4.3全对称共享多处理机曙光1号126

练习题127

第4章多处理机共享存储一致性及其实现/129

4.1共享存储Cache一致性概述129

4.1.1共享存储及其Cache间的一致性129

4.1.2共享存储Cache间不一致性的原因130

4.1.3共享存储Cache一致性维护132

4.1.4集***享Cache一致性协议134

4.1.5分布共享Cache一致性协议136

4.2侦听Cache一致性维护协议规范及其实现138

4.2.1二态写直达无效协议规范及其算法138

4.2.2三态写回无效协议规范及其算法140

4.2.3四态写回无效协议规范及其算法142

4.2.4四态写回更新协议规范及其算法144

4.2.5四态写一次直达写回无效协议规范及其算法147

4.2.6高速缓存控制器的组成逻辑148

4.3目录Cache一致性维护协议规范及其算法150

4.3.1目录Cache一致性维护协议及其分类150

4.3.2全映射目录协议规范及其实现算法151

4.3.3有限目录协议规范及其实现算法154

4.3.4链式目录协议规范及其实现算法155

4.4共享存储一致性及其实现模型156

4.4.1异元一致性与存储一致性模型156

4.4.2顺序一致性模型及其实现157

4.4.3放松存储一致性模型及其实现159

4.4.4存储一致性模型的目的及其框架161

4.5集***享多级Cache一致性及其实现163

4.5.1多级Cache包含性与分事务总线163

4.5.2多级Cache包含性的维护164

4.5.3分事务总线的实现165

4.5.4分事务总线多级高速缓存的实现167

练习题168

第5章多处理机的数据通信与同步操作/170

5.1数据通信协议结构与高性能通信网络170

5.1.1数据通信的性能指标及其影响因素170

5.1.2数据通信协议结构及其低层实现171

5.1.3商品化高性能通信网络174

5.2数据通信的路径选择与流量控制177

5.2.1路径选择与虚拟通道177

5.2.2路径选择算法及其分类178

5.2.3死锁及其解除避免方法179

5.2.4流量控制及其控制策略182

5.3多处理机的数据通信时延184

5.3.1数据通信(含存储访问)时延处理概述184

5.3.2数据通信时延避免技术186

5.3.3数据通信时延隐藏技术187

5.3.4数据通信时延缩短技术189

5.4多处理机的同步操作190

5.4.1同步操作与同步原语及其旋转锁190

5.4.2基本同步原语192

5.4.3基本同步原语的性能195

5.4.4大规模多处理机的同步原语196

练习题199

第6章数据驱动及其数据流处理机/201

6.1数据流处理机及其指令处理201

6.1.1数据驱动及其数据流计算机201

6.1.2数据流处理机的指令处理202

6.2数据流处理机程序的设计语言204

6.2.1数据流程序图204

6.2.2数据流程序语言208

6.3数据流处理机的结构模型及其实例210

6.3.1数据流处理机的结构模型210

6.3.2典型静态数据流处理机的组织结构212

6.3.3典型动态数据流处理机的组织结构217

***数据流计算机的发展评价220

***.1数据流计算机的优点与缺点220

***.2数据流计算机需解决的问题与发展趋势222

练习题223

参考文献/225

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编辑推荐

本书是《计算机体系结构》（刘超主编，I***N：978-7-302-58755-2）的姐妹篇，在总结长期教学经验和参考国内外经典教材的基础上，按照计算机体系结构的研究任务(即软硬件功能分配和硬件功能实现的最佳方法)组织编写而成，旨在使已较全面掌握计算机技术知识的研究生和高年级本科生进一步较为深入地理解当前高性能计算机的体系结构。

前言

“计算机体系结构”是计算机硬件知识课程中的专业课，“高级计算机体系结构”或“并行处理与体系结构”是计算机学科各专业硕士研究生的基础课程，那么它们各应该包含哪些知识内容呢？根据计算机体系结构二级学科的研究任务（即软硬件功能分配和硬件功能实现的最佳方法），计算机体系结构的知识内容可以分为三大模块: 基础概念导论、结构实现通用支持技术（含计算机属优选技术、信息加工流水线技术、信息存储层次与并行技术、信息传输互联网络技术）、已有体系结构及其专用支持技术。计算机经过七十多年的发展，体系结构已复杂繁多，专用支持技术已精细多样，且并行处理能力强大，目前均是并行计算机。而从体系结构来看，目前并行计算机有流水线处理机、阵列处理机、多处理机和数据流处理机，其中，多处理机和数据流处理机为MIMD（多指令流多数据流）体系结构。MIMD计算机不仅性能甚高，且专用支持技术极为复杂、难度大。所以，本科生阶段以单指令流处理机并行处理技术为主线，讲述计算机体系结构基本概念、结构实现通用支持技术、单指令流处理机（含流水线处理机、阵列处理机）的组织结构及其特殊支持技术。硕士研究生阶段则以MIMD处理机体系结构为主线，讲述并行计算机体系结构基本概念、MIMD处理机的组织结构及其专用支持技术，如Cache之间一致性实现、数据流程序设计等。本书是《计算机体系结构》（刘超主编，I***N: 9787302587552）的姐妹篇，具有“内容配置明确、结构逻辑清晰”的特点。

本教材共6章，可分为3部分。第1章为基础导论部分，介绍计算机体系结构及其重要概念、并行计算机的互连网络与存储设计组织，讨论并行计算机及其系列术语与发展历程、并行计算模型及其并行算法构建过程。第2～5章为多处理机部分，其中第2章针对多处理机体系结构复杂多样、性能度量与程序设计比单处理机困难，介绍多处理机及其类型特点、并行程序设计语言及其优化编译，讨论多处理机的组织模型及其类型特点、并行算法的构造方法，阐述多处理机的性能分析模型及其评测方法、程序并行性的度量计算；第3章针对具有比较优势不同类型的多处理机，介绍各种多处理机的典型结构及其专用支持技术，讨论各种多处理机的组织结构与性能特点、多核处理器及其发展缘由与多线程超线程技术；第4章针对多处理机共享存储一致性，介绍共享存储一致性及其分类、不一致性产生原因，分析共享存储Cache间一致性维护及其实现策略、共享存储Cache一致性协议与算法类型，阐述基于总线侦听Cache一致性协议规范及其实现算法、基于目录Cache一致性协议规范及其实现算法，讨论共享存储异元一致性与存储一致性及其实现策略、多级Cache包含性及其维护策略、分事务总线及其实现策略；第5章针对多处理机的通信与同步，介绍多处理机通信性能指标、通信时延处理策略及其容忍技术，讨论多处理机通信的协议结构及其底层实现方法、路径选择及其算法和多处理机同步操作的原语及其种类、实现方法。第6章为数据流处理机部分，针对数据流计算机，介绍数据驱动原理、数据流计算机及其特征、存在问题、结构模型，讨论数据流处理机的指令结构及其处理过程、数据流程序图及设计语言。另外，每章附有练习题，用于检查学生对每章知识理解的状态。

在本书出版过程中，得到了清华大学出版社、江西师范大学计算机信息工程学院与教务处的大力支持与帮助，清华大学出版社编辑们付出了大量辛勤劳动，特别是龙启铭编辑提出了许多宝贵建议；在本书编写过程中，直接或间接引用了许多专家学者的文献著作（已通过参考文献部分列出），在此一并表示衷心感谢与敬意。

限于编者的知识经验与能力水平，书中难免存在错误与疏漏之处，敬请同行专家学者和广大读者批评指正。

编者

2023年9月