並行計算機體系結構技術與分析（簡體書）

本書以研制高性能計算機系統為線索，對計算機系統結構的演變和并行計算機的發展作了論述，對設計、構建高性能并行計算機涉及的關鍵技術作了系統、深入的分析，以深刻的觀點講述了并行計算機系統性能的度量和評測方法、流水和向量處理技術、各類存儲系統的結構、同步機制、互連網絡的原理和設計、I／O系統以及系統可靠性和穩定性等。一些創新成果和學術思想，對研制穩定可靠、簡潔高效的高產出率并行計算機系統有重要指導意義和應用價值。設計的多個無死鎖自適應路由算法，可有效支持高產出率并行計算機系統的構成。
本書可作為高等院校相關領域的教師和研究生的教學參考書，也可供相關科研人員閱讀。

叢書序
前言
第1章 計算機系統結構的演變
1.1 計算機體系結構的分類
1.2 幾個經驗定律
1.3 微處理器
1.3.1 提高微處理器性能的方法
1.3.2 微處理器的發展
1.3.3 巨型機用微處理器
第2章 并行計算機系統的性能度量
2.1 計算機的速度
2.1.1 MIPS、Flops和PDR
2.1.2 SPEC和TPS
2.2 并行計算機的速度計算
2.2.1 算術平均速度(arithmetic mean performance)
2.2.2 調和平均速度(harmonlc mean performance)
2.2.3 幾何平均速度(geometric mean performance)
2.3 并行計算機的加速比和效率
2.3.1 程序的并行性
2.3.2 加速比通式
2.3.3 固定負載加速比
2.3.4 固定時間加速比
2.3.5 固定存儲加速比
2.3.6 粒度匹配加速比模型
2.3.7 并行系統的效率和可擴展性
2.3.8 并行系統的并行質量
2.3.9 并行系統的性能評測
第3章 流水和向量處理
3.1 提高計算機速度的措施
3.1.1 提高頻率
3.1.2 空間并行
3.1.3 時間并行
3.2 線性流水線
3.2.1 流水線工作原理
3.2.2 加速比、效率和吞吐率
3.2.3 流水線的設計原理
3.2.4 指令流水部件
3.2.5 向量處理
3.2.6 無沖突向量訪存
3.3 非線性流水線
3.3.1 預約表和最小平均延遲時間
3.3.2 無沖突輸入控制和設計
3.3.3 多功能流水線的效率和吞吐率
3.4 超標量和超流水技術
3.4.1 超標量技術
3.4.2 超流水技術
第4章 典型并行計算機系統
4.1 并行計算機系統結構分類
4.1.1 SM與DSM多處理機系統
4.1.2 分布式主存DM

4.2 典型并行計算機系統
4.2.1 陣列機
4.2.2 向量機
4.2.3 對稱多處理機SMP
4.2.4 大規模并行處理系統MPP
4.2.5 C1uster集群
4.2.6 高性能可重配置計算機HPRC
4.3 從Top500看高性能計算機系統結構發展趨勢
4.4 典型高性能計算機系統
4.4.1 Cray X1
4.4.2 地球模擬器(NEC Earth simulator)
4.4.3 藍色基因／L(IBM BlueGene／L)
4.4.4 Intel 64 Linux Cluster Abe
4.5 小結
第5章 并行存儲系統和同步機制
5.1 存儲器的地址映射
5.2 層次存儲系統
5.2.1 程序訪存的局部性原理
5.2.2 存儲系統層次
5.2.3 層次存儲系統特點及性能分析
5.2.4 層次存儲系統存儲器間塊的映射
5.2.5 “主存輔存”層次地址變換
5.2.6 “高速緩存主存”層次
5.3 訪存事件次序和cache一致性
5.3.1 存儲一致性模型
5.3.2 高速緩存一致性協議
5.3.3 CC NUMA的Cache一致性
5.4 同步
5.4.1 Test-land-Set／Reset
5.4.2 Barrier／Eureka
5.4.3 Compare-Swap
5.4.4 Fetch-and-Add
第6章 互連網絡
6.1 互連網絡的互連函數
6.2 互連網絡類型和基本結構參數
6.2.1 互連網絡類型
6.2.2 互連網絡的基本特性和結構參數
6.3 動態互連網絡
6.3.1 總線
6.3.2 交叉開關
6.3.3 多級網絡
6.4 靜態互連網絡
6.4.1 線性陣列和環
6.4.2 樹和星形網
6.4.3 k-ary n—cube網絡
6.5 MPP系統的互連技術
6.5.1 互連網絡拓撲結構
6.5.2 互連網絡切換技術
6.5.3 互連網絡流控策略
6.5.4 路由算法

6.5.5 經典路由算法分類
6.6 互連網絡的死鎖問題
6.6.1 死鎖的解決
6.6.2 無死鎖理論研究
6.7 自適應路由算法的虛網疊加原理
6.7.1 虛網的構造
6.7.2 幾個完全自適應路由算法
第7章 I／O系統
7.1 從共享并行總線到高速串行總線
7.1.1 典型共享總線
7.1.2 提升性能的技術手段
7.2 HyperTrartsport
7.2.1 HyperTransport總線拓撲結構
7.2.2 HyperTransport信號組
7.2.3 Hypm‘Transport通信
7.2.4 HyperTransport包路由
7.2.5 HyperTransport路由規則
7.2.6 HyperTransport 3.0的新特性
7.3 PCI Express
7.3.1 PCI Express信號組
7.3.2 PCI Express拓撲結構
7.3.3 PCI Express的體系結構
7.3.4 PCI Express通信
7.4 InfiniBand
7.4.1 InfiniBand體系結構
7.4.2 InfiniBand交換機結構模塊
7.4.3 IBA層次體系
7.4.4 包的管理與通信機制
7.4.5 InfiniBand與其他網絡互連方式的比較
第8章 系統的可靠性和穩定性
8.1 器件的散熱
8.2 邏輯信號傳輸
8.2.1 傳輸線
8.2.2 阻抗匹配
8.3 系統可靠性
8.3.1 可靠性特征參數
8.3.2 不維修系統可靠性計算
8.3.3 可維修系統可靠性計算
參考文獻