高性能微型計算機體系結構(2023年清華大學出版社出版的圖書)

《高性能計算機體系結構》是2023年清華大學出版社出版的圖書，作者：劉超 主編 江愛文，曲彥文 副主編。

基本介紹

• 中文名：高性能計算機體系結構
• 作者：劉超(主編)、江愛文(副主編)、曲彥文(副主編)
• 出版時間：2023年10月1日
• 出版社：清華大學出版社
• ISBN：9787302642701 
• 定價：49 元

內容簡介

本書介紹MIMD(多指令流多數據流)並行計算機的基本概念及其類型特點、結構實現基礎技術——互連網路與存儲組織、典型結構模型及其相應特有技術，闡述多處理機的組織結構及其類型特點、性能分析及其評測、程式並行性及其度量計算，分析多處理機實現的專用技術——共享存儲一致性與通信同步，討論數據流處理機的結構原理及其類型特點、數據流程式設計。本書共6章，可分為3部分；第1章為基礎導論部分，第2～5章為多處理機部分，第6章為數據流處理機部分。

圖書目錄

目錄

第1章並行計算機體系結構導論/1

1.1計算機體系結構及其重要概念1

1.1.1計算模型及其驅動類型1

1.1.2計算機發展的演變與現狀2

1.1.3計算機體系結構及其分類4

1.1.4並行性及其提高的技術途徑7

1.2並行計算機體系結構概論9

1.2.1並行計算模型9

1.2.2並行計算機及其發展歷程11

1.2.3並行計算的相關概念14

1.2.4並行算法的構建過程16

1.3並行計算機的互連網路18

1.3.1互連網路與互連函式18

1.3.2互連網路的結構特性參數21

1.3.3靜態互連網路21

1.3.4動態互連網路24

1.3.5常用多級交叉開關互連網路28

1.4並行計算機的存儲結構模型34

1.4.1高性能存儲的類型及其結構原理34

1.4.2存儲器的物理結構模型37

1.4.3存儲器的邏輯結構模型39

1.4.4Cache層次一致性及其維護40

練習題41

第2章多處理機的組織結構及其性能/43

2.1多處理機概述43

2.1.1多處理機與多計算機43

2.1.2多處理機的分類及其比較44

2.1.3多處理機的組織模型與特點45

2.1.4多處理機作業系統47

2.1.5多處理機並行程式開發工具48

2.2多處理機的訪問通信與結構模型50

2.2.1多處理機的存儲訪問模型50

2.2.2多處理機的數據通信模型52

2.2.3多處理機的結構模型及其特性53

2.2.4多處理機結構模型的發展趨勢56

2.3多處理機程式的並行性57

2.3.1程式並行性算法的構造57

2.3.2程式並行性的數據相關與檢測58

2.3.3並行程式設計語言61

2.3.4並行最佳化編譯程式64

2.3.5程式並行性的度量計算66

2.4多處理機的性能分析68

2.4.1多處理機性能提高的有限性68

2.4.2多處理機基本性能模型69

2.4.3多處理機通信性能模型71

2.4.4異構多處理機任務調度73

2.5多處理機的性能評測78

2.5.1多處理機性能評測概述78

2.5.2多處理機機器級性能評測80

2.5.3多處理機算法級性能評測84

2.5.4多處理機程式級性能評測91

練習題93

第3章特殊多處理機與多處理機實例/97

3.1高性能微處理器及其多執行緒97

3.1.1多核與多核處理器97

3.1.2多核處理器產生的原因98

3.1.3多執行緒與超執行緒100

3.1.4多執行緒實現途徑及其支持技術101

3.1.5多核同時多執行緒102

3.1.6典型多核微處理器——T1104

3.2機群多處理機106

3.2.1機群多處理機及其性能特點106

3.2.2機群多處理機的分類108

3.2.3機群多處理機的軟體組織109

3.2.4機群多處理機的關鍵技術110

3.2.5典型機群多處理機實例113

3.3大規模並行多處理機117

3.3.1大規模並行多處理機及其組織結構117

3.3.2MPP的性能特點及其系統軟體組織策略118

3.3.3典型MPP實例119

3.4典型共享存儲多處理機實例122

3.4.1集中共享多處理機SGI Challenge122

3.4.2分布共享多處理機Origin 2000123

3.4.3全對稱共享多處理機曙光1號126

練習題127

第4章多處理機共享存儲一致性及其實現/129

4.1共享存儲Cache一致性概述129

4.1.1共享存儲及其Cache間的一致性129

4.1.2共享存儲Cache間不一致性的原因130

4.1.3共享存儲Cache一致性維護132

4.1.4集中共享Cache一致性協定134

4.1.5分布共享Cache一致性協定136

4.2偵聽Cache一致性維護協定規範及其實現138

4.2.1二態寫直達無效協定規範及其算法138

4.2.2三態寫回無效協定規範及其算法140

4.2.3四態寫回無效協定規範及其算法142

4.2.4四態寫回更新協定規範及其算法144

4.2.5四態寫一次直達寫回無效協定規範及其算法147

4.2.6高速快取控制器的組成邏輯148

4.3目錄Cache一致性維護協定規範及其算法150

4.3.1目錄Cache一致性維護協定及其分類150

4.3.2全映射目錄協定規範及其實現算法151

4.3.3有限目錄協定規範及其實現算法154

4.3.4鏈式目錄協定規範及其實現算法155

4.4共享存儲一致性及其實現模型156

4.4.1異元一致性與存儲一致性模型156

4.4.2順序一致性模型及其實現157

4.4.3放鬆存儲一致性模型及其實現159

4.4.4存儲一致性模型的目的及其框架161

4.5集中共享多級Cache一致性及其實現163

4.5.1多級Cache包含性與分事務匯流排163

4.5.2多級Cache包含性的維護164

4.5.3分事務匯流排的實現165

4.5.4分事務匯流排多級高速快取的實現167

練習題168

第5章多處理機的數據通信與同步操作/170

5.1數據通信協定結構與高性能通信網路170

5.1.1數據通信的性能指標及其影響因素170

5.1.2數據通信協定結構及其低層實現171

5.1.3商品化高性能通信網路174

5.2數據通信的路徑選擇與流量控制177

5.2.1路徑選擇與虛擬通道177

5.2.2路徑選擇算法及其分類178

5.2.3死鎖及其解除避免方法179

5.2.4流量控制及其控制策略182

5.3多處理機的數據通信時延184

5.3.1數據通信(含存儲訪問)時延處理概述184

5.3.2數據通信時延避免技術186

5.3.3數據通信時延隱藏技術187

5.3.4數據通信時延縮短技術189

5.4多處理機的同步操作190

5.4.1同步操作與同步原語及其旋轉鎖190

5.4.2基本同步原語192

5.4.3基本同步原語的性能195

5.4.4大規模多處理機的同步原語196

練習題199

第6章數據驅動及其數據流處理機/201

6.1數據流處理機及其指令處理201

6.1.1數據驅動及其數據流計算機201

6.1.2數據流處理機的指令處理202

6.2數據流處理機程式的設計語言204

6.2.1數據流程式圖204

6.2.2數據流程式語言208

6.3數據流處理機的結構模型及其實例210

6.3.1數據流處理機的結構模型210

6.3.2典型靜態數據流處理機的組織結構212

6.3.3典型動態數據流處理機的組織結構217

6.4數據流計算機的發展評價220

6.4.1數據流計算機的優點與缺點220

6.4.2數據流計算機需解決的問題與發展趨勢222

練習題223

參考文獻/225