Орлов С.П., Ефимушкина Н.В. Организация компьютерных систем

Учебное пособие. — Самара: Самар.гос. техн.ун-т, 2011. — 203 с.: с ил.В учебном пособии изложены архитектурные подходы к построению современных компьютеров и систем на их основе. Приводятся сведения об основных подсистемах компьютеров. Рассмотрены принципы конвейерных вычислений в процессорах. На примерах процессоров фирмы Intel показано развитие их организации от Pentium до Intel Core архитектуры Nehalem. Приведено сравнение процессоров различных фирм-производителей. Описаны структуры компьютерных систем, построенных на современных чипсетах. Рассмотрены архитектурные особенности суперкомпьютеров и вычислительных кластеров.Предисловие
Введение
Классификация архитектур современных компьютерных систем
Структурная организация компьютера. Неймановская архитектура
Классификация Флинна
Архитектуры систем команд CISC и RISC
Микроархитектура процессора
Контрольные вопросы
Задание для самостоятельной работы
Организация системных шин в компьютере
Передача данных в компьютере
Общая шина
Системные шины FSB, QPI и HyperTransport
Шина PCI
Шина PCI Express
Последовательные шины Serial ATA и USB
Контрольные вопросы
Задание для самостоятельной работы
Организации памяти в ЭВМ
Иерархическая организация памяти и принцип локальности ссылок
Взаимодействие процессора и различных уровней памяти
Адресная память
Ассоциативная память
Организация кэш-памяти
Кэш-память в структуре компьютера
Типы кэш-памяти
Множественно-ассоциативная четырехканальная кэш-память процессора i486
Дисковая кэш-память
Буфер ассоциативной трансляции
Целостность данных
Когерентность данных в мультипроцессорных системах
Эксклюзивная и инклюзивная организация кэш-памяти
Протокол MESI
Контрольные вопросы
Задание для самостоятельной работы
Конвейерная организация в ЭВМ
Принципы конвейеризации
Структурные конфликты
Конфликты по данным
Конфликты по управлению
Проблема безусловного и условного переходов
Метод задержанных переходов
Статическое и динамическое прогнозирование переходов
Буфер целевых адресов переходов
Контрольные вопросы
Задание для самостоятельной работы
Суперскалярная архитектура процессоров
Выборка и декодирование команд
Диспетчеризация и выполнение команд
Блок возврата к естественной последовательности команд
Метод переименования регистров
Архитектура процессора Pentium
Мультитредовая обработка и гипертредовая технология
Процессоры фирмы AMD
Архитектура IA
Концепция EPIC
Технология предикации и спекулятивное выполнение
Структурная схема процессора Itanium
Сравнение архитектур IA-64 и х86-64(Intel 64)
Контрольные вопросы
Задание для самостоятельной работы
Организация системной логики
Основные понятия
Система с чипсетом Intel X58 Express
Развитие чипсетов Intel
Организация дисковых массивов RAID
Контрольные вопросы
Задание для самостоятельной работы
Организация графической системы компьютера
Интерфейсы графики
Графический конвейер
Видеокарта
RAMDAC
Видеопамять
Графические процессоры
Контрольные вопросы
Задание для самостоятельной работы
Организация многопроцессорных систем
Классификация многопроцессорных систем
Архитектура процессоров Intel Core
Архитектура Nehalem процессоров Intel
Подсистема кэш-памяти
Внутренняя организация ядер процессора с архитектурой Nehalem
Архитектура Sandy Bridge
Контрольные вопросы
Задание для самостоятельной работы
Кластеры
Вычислительные кластеры
Кластеры высокой готовности
Параллельное программирование для вычислительных кластеров
Параллелизм данных
Параллелизм задач
Программное средство OpenMP
Стандарт MPI
Законы Амдала и Густафсона
Контрольные вопросы
Задание для самостоятельной работы
Суперкомпьютеры
Суперкомпьютеры фирмы Cray
Базовая модель
Массивно-параллельные компьютеры типа Cray T3D
МВК «Эльбрус»
Перспективы развития высокопроизводительных компьютеров
Контрольные вопросы
Задание для самостоятельной работы
Заключение
Библиографический список
Список сокращений