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<title>前言 | 计算机体系结构基础</title>
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code span.an { color: #60a0b0; font-weight: bold; font-style: italic; } /* Annotation */
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code span.ch { color: #4070a0; } /* Char */
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code span.cn { color: #880000; } /* Constant */
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code span.co { color: #60a0b0; font-style: italic; } /* Comment */
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code span.cv { color: #60a0b0; font-weight: bold; font-style: italic; } /* CommentVar */
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code span.do { color: #ba2121; font-style: italic; } /* Documentation */
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code span.dt { color: #902000; } /* DataType */
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code span.dv { color: #40a070; } /* DecVal */
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code span.er { color: #ff0000; font-weight: bold; } /* Error */
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code span.ex { } /* Extension */
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code span.fl { color: #40a070; } /* Float */
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code span.fu { color: #06287e; } /* Function */
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code span.in { color: #60a0b0; font-weight: bold; font-style: italic; } /* Information */
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<ul class="summary">
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<li><a href="./">计算机体系结构基础</a></li>
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<li class="divider"></li>
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<li class="chapter" data-level="" data-path="index.html"><a href="index.html"><i class="fa fa-check"></i>丛书序言</a></li>
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<li class="chapter" data-level="" data-path="推荐序.html"><a href="推荐序.html"><i class="fa fa-check"></i>推荐序</a></li>
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<li class="chapter" data-level="" data-path="自序.html"><a href="自序.html"><i class="fa fa-check"></i>自序</a></li>
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<li class="chapter" data-level="" data-path="第三版序.html"><a href="第三版序.html"><i class="fa fa-check"></i>第三版序</a></li>
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<li class="chapter" data-level="" data-path="前言.html"><a href="前言.html"><i class="fa fa-check"></i>前言</a></li>
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<li class="chapter" data-level="" data-path="关于本书的在线版本.html"><a href="关于本书的在线版本.html"><i class="fa fa-check"></i>关于本书的在线版本</a></li>
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<li class="part"><span><b>I 引言</b></span></li>
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<li class="chapter" data-level="1" data-path="引言.html"><a href="引言.html"><i class="fa fa-check"></i><b>1</b> 引言</a><ul>
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<li class="chapter" data-level="1.1" data-path="引言.html"><a href="引言.html#计算机体系结构的研究内容"><i class="fa fa-check"></i><b>1.1</b> 计算机体系结构的研究内容</a><ul>
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<li class="chapter" data-level="1.1.1" data-path="引言.html"><a href="引言.html#一以贯之"><i class="fa fa-check"></i><b>1.1.1</b> 一以贯之</a></li>
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<li class="chapter" data-level="1.1.2" data-path="引言.html"><a href="引言.html#什么是计算机"><i class="fa fa-check"></i><b>1.1.2</b> 什么是计算机</a></li>
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<li class="chapter" data-level="1.1.3" data-path="引言.html"><a href="引言.html#计算机的基本组成"><i class="fa fa-check"></i><b>1.1.3</b> 计算机的基本组成</a></li>
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</ul></li>
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<li class="chapter" data-level="1.2" data-path="引言.html"><a href="引言.html#衡量计算机的指标"><i class="fa fa-check"></i><b>1.2</b> 衡量计算机的指标</a><ul>
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<li class="chapter" data-level="1.2.1" data-path="引言.html"><a href="引言.html#计算机的性能"><i class="fa fa-check"></i><b>1.2.1</b> 计算机的性能</a></li>
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<li class="chapter" data-level="1.2.2" data-path="引言.html"><a href="引言.html#计算机的价格"><i class="fa fa-check"></i><b>1.2.2</b> 计算机的价格</a></li>
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<li class="chapter" data-level="1.2.3" data-path="引言.html"><a href="引言.html#计算机的功耗"><i class="fa fa-check"></i><b>1.2.3</b> 计算机的功耗</a></li>
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</ul></li>
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<li class="chapter" data-level="1.3" data-path="引言.html"><a href="引言.html#计算机体系结构的发展"><i class="fa fa-check"></i><b>1.3</b> 计算机体系结构的发展</a><ul>
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<li class="chapter" data-level="1.3.1" data-path="引言.html"><a href="引言.html#摩尔定律和工艺的发展"><i class="fa fa-check"></i><b>1.3.1</b> 摩尔定律和工艺的发展</a></li>
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<li class="chapter" data-level="1.3.2" data-path="引言.html"><a href="引言.html#计算机应用和体系结构"><i class="fa fa-check"></i><b>1.3.2</b> 计算机应用和体系结构</a></li>
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<li class="chapter" data-level="1.3.3" data-path="引言.html"><a href="引言.html#计算机体系结构发展"><i class="fa fa-check"></i><b>1.3.3</b> 计算机体系结构发展</a></li>
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</ul></li>
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<li class="chapter" data-level="1.4" data-path="引言.html"><a href="引言.html#体系结构设计的基本原则"><i class="fa fa-check"></i><b>1.4</b> 体系结构设计的基本原则</a><ul>
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<li class="chapter" data-level="1.4.1" data-path="引言.html"><a href="引言.html#平衡性"><i class="fa fa-check"></i><b>1.4.1</b> 平衡性</a></li>
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<li class="chapter" data-level="1.4.2" data-path="引言.html"><a href="引言.html#局部性"><i class="fa fa-check"></i><b>1.4.2</b> 局部性</a></li>
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<li class="chapter" data-level="1.4.3" data-path="引言.html"><a href="引言.html#并行性"><i class="fa fa-check"></i><b>1.4.3</b> 并行性</a></li>
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<li class="chapter" data-level="1.4.4" data-path="引言.html"><a href="引言.html#虚拟化"><i class="fa fa-check"></i><b>1.4.4</b> 虚拟化</a></li>
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</ul></li>
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<li class="chapter" data-level="1.5" data-path="引言.html"><a href="引言.html#本章小结"><i class="fa fa-check"></i><b>1.5</b> 本章小结</a></li>
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<li class="chapter" data-level="1.6" data-path="引言.html"><a href="引言.html#习题"><i class="fa fa-check"></i><b>1.6</b> 习题</a></li>
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</ul></li>
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<li class="part"><span><b>II 指令系统结构</b></span></li>
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<li class="chapter" data-level="2" data-path="sec-ISA.html"><a href="sec-ISA.html"><i class="fa fa-check"></i><b>2</b> 指令系统</a><ul>
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<li class="chapter" data-level="2.1" data-path="sec-ISA.html"><a href="sec-ISA.html#指令系统简介"><i class="fa fa-check"></i><b>2.1</b> 指令系统简介</a></li>
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<li class="chapter" data-level="2.2" data-path="sec-ISA.html"><a href="sec-ISA.html#指令系统设计原则"><i class="fa fa-check"></i><b>2.2</b> 指令系统设计原则</a></li>
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<li class="chapter" data-level="2.3" data-path="sec-ISA.html"><a href="sec-ISA.html#指令系统发展历程"><i class="fa fa-check"></i><b>2.3</b> 指令系统发展历程</a><ul>
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<li class="chapter" data-level="2.3.1" data-path="sec-ISA.html"><a href="sec-ISA.html#指令内容的演变"><i class="fa fa-check"></i><b>2.3.1</b> 指令内容的演变</a></li>
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<li class="chapter" data-level="2.3.2" data-path="sec-ISA.html"><a href="sec-ISA.html#存储管理的演变"><i class="fa fa-check"></i><b>2.3.2</b> 存储管理的演变</a></li>
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<li class="chapter" data-level="2.3.3" data-path="sec-ISA.html"><a href="sec-ISA.html#运行级别的演变"><i class="fa fa-check"></i><b>2.3.3</b> 运行级别的演变</a></li>
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</ul></li>
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<li class="chapter" data-level="2.4" data-path="sec-ISA.html"><a href="sec-ISA.html#指令系统组成"><i class="fa fa-check"></i><b>2.4</b> 指令系统组成</a><ul>
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<li class="chapter" data-level="2.4.1" data-path="sec-ISA.html"><a href="sec-ISA.html#地址空间"><i class="fa fa-check"></i><b>2.4.1</b> 地址空间</a></li>
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<li class="chapter" data-level="2.4.2" data-path="sec-ISA.html"><a href="sec-ISA.html#操作数"><i class="fa fa-check"></i><b>2.4.2</b> 操作数</a></li>
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<li class="chapter" data-level="2.4.3" data-path="sec-ISA.html"><a href="sec-ISA.html#指令操作和编码"><i class="fa fa-check"></i><b>2.4.3</b> 指令操作和编码</a></li>
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</ul></li>
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<li class="chapter" data-level="2.5" data-path="sec-ISA.html"><a href="sec-ISA.html#risc指令集比较"><i class="fa fa-check"></i><b>2.5</b> RISC指令集比较</a><ul>
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<li class="chapter" data-level="2.5.1" data-path="sec-ISA.html"><a href="sec-ISA.html#指令格式比较"><i class="fa fa-check"></i><b>2.5.1</b> 指令格式比较</a></li>
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<li class="chapter" data-level="2.5.2" data-path="sec-ISA.html"><a href="sec-ISA.html#寻址方式比较"><i class="fa fa-check"></i><b>2.5.2</b> 寻址方式比较</a></li>
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<li class="chapter" data-level="2.5.3" data-path="sec-ISA.html"><a href="sec-ISA.html#公共指令功能"><i class="fa fa-check"></i><b>2.5.3</b> 公共指令功能</a></li>
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<li class="chapter" data-level="2.5.4" data-path="sec-ISA.html"><a href="sec-ISA.html#不同指令系统的特色"><i class="fa fa-check"></i><b>2.5.4</b> 不同指令系统的特色</a></li>
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</ul></li>
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<li class="chapter" data-level="2.6" data-path="sec-ISA.html"><a href="sec-ISA.html#c语言的机器表示"><i class="fa fa-check"></i><b>2.6</b> C语言的机器表示</a><ul>
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<li class="chapter" data-level="2.6.1" data-path="sec-ISA.html"><a href="sec-ISA.html#过程调用"><i class="fa fa-check"></i><b>2.6.1</b> 过程调用</a></li>
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<li class="chapter" data-level="2.6.2" data-path="sec-ISA.html"><a href="sec-ISA.html#流程控制语句"><i class="fa fa-check"></i><b>2.6.2</b> 流程控制语句</a></li>
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<li class="chapter" data-level="2.6.3" data-path="sec-ISA.html"><a href="sec-ISA.html#循环语句"><i class="fa fa-check"></i><b>2.6.3</b> 循环语句</a></li>
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</ul></li>
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<li class="chapter" data-level="2.7" data-path="sec-ISA.html"><a href="sec-ISA.html#本章小结-1"><i class="fa fa-check"></i><b>2.7</b> 本章小结</a></li>
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<li class="chapter" data-level="2.8" data-path="sec-ISA.html"><a href="sec-ISA.html#习题-1"><i class="fa fa-check"></i><b>2.8</b> 习题</a></li>
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</ul></li>
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<li class="chapter" data-level="3" data-path="sec-privileged-ISA.html"><a href="sec-privileged-ISA.html"><i class="fa fa-check"></i><b>3</b> 特权指令系统</a><ul>
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<li class="chapter" data-level="3.1" data-path="sec-privileged-ISA.html"><a href="sec-privileged-ISA.html#特权指令系统简介"><i class="fa fa-check"></i><b>3.1</b> 特权指令系统简介</a></li>
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<li class="chapter" data-level="3.2" data-path="sec-privileged-ISA.html"><a href="sec-privileged-ISA.html#sec-exception"><i class="fa fa-check"></i><b>3.2</b> 异常与中断</a><ul>
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<li class="chapter" data-level="3.2.1" data-path="sec-privileged-ISA.html"><a href="sec-privileged-ISA.html#异常分类"><i class="fa fa-check"></i><b>3.2.1</b> 异常分类</a></li>
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<li class="chapter" data-level="3.2.2" data-path="sec-privileged-ISA.html"><a href="sec-privileged-ISA.html#异常处理"><i class="fa fa-check"></i><b>3.2.2</b> 异常处理</a></li>
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<li class="chapter" data-level="3.2.3" data-path="sec-privileged-ISA.html"><a href="sec-privileged-ISA.html#中断"><i class="fa fa-check"></i><b>3.2.3</b> 中断</a></li>
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</ul></li>
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<li class="chapter" data-level="3.3" data-path="sec-privileged-ISA.html"><a href="sec-privileged-ISA.html#sec-memory-management"><i class="fa fa-check"></i><b>3.3</b> 存储管理</a><ul>
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<li class="chapter" data-level="3.3.1" data-path="sec-privileged-ISA.html"><a href="sec-privileged-ISA.html#存储管理的原理"><i class="fa fa-check"></i><b>3.3.1</b> 存储管理的原理</a></li>
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<li class="chapter" data-level="3.3.2" data-path="sec-privileged-ISA.html"><a href="sec-privileged-ISA.html#tlb的结构和使用"><i class="fa fa-check"></i><b>3.3.2</b> TLB的结构和使用</a></li>
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<li class="chapter" data-level="3.3.3" data-path="sec-privileged-ISA.html"><a href="sec-privileged-ISA.html#sec-tlb-ex"><i class="fa fa-check"></i><b>3.3.3</b> TLB地址翻译相关异常的处理</a></li>
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</ul></li>
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<li class="chapter" data-level="3.4" data-path="sec-privileged-ISA.html"><a href="sec-privileged-ISA.html#本章小结-2"><i class="fa fa-check"></i><b>3.4</b> 本章小结</a></li>
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<li class="chapter" data-level="3.5" data-path="sec-privileged-ISA.html"><a href="sec-privileged-ISA.html#习题-2"><i class="fa fa-check"></i><b>3.5</b> 习题</a></li>
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</ul></li>
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<li class="chapter" data-level="4" data-path="软硬件协同.html"><a href="软硬件协同.html"><i class="fa fa-check"></i><b>4</b> 软硬件协同</a><ul>
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<li class="chapter" data-level="4.1" data-path="软硬件协同.html"><a href="软硬件协同.html#应用程序二进制接口"><i class="fa fa-check"></i><b>4.1</b> 应用程序二进制接口</a><ul>
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<li class="chapter" data-level="4.1.1" data-path="软硬件协同.html"><a href="软硬件协同.html#寄存器约定"><i class="fa fa-check"></i><b>4.1.1</b> 寄存器约定</a></li>
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<li class="chapter" data-level="4.1.2" data-path="软硬件协同.html"><a href="软硬件协同.html#函数调用约定"><i class="fa fa-check"></i><b>4.1.2</b> 函数调用约定</a></li>
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<li class="chapter" data-level="4.1.3" data-path="软硬件协同.html"><a href="软硬件协同.html#进程虚拟地址空间"><i class="fa fa-check"></i><b>4.1.3</b> 进程虚拟地址空间</a></li>
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<li class="chapter" data-level="4.1.4" data-path="软硬件协同.html"><a href="软硬件协同.html#栈帧布局"><i class="fa fa-check"></i><b>4.1.4</b> 栈帧布局</a></li>
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</ul></li>
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<li class="chapter" data-level="4.2" data-path="软硬件协同.html"><a href="软硬件协同.html#六种常见的上下文切换场景"><i class="fa fa-check"></i><b>4.2</b> 六种常见的上下文切换场景</a><ul>
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<li class="chapter" data-level="4.2.1" data-path="软硬件协同.html"><a href="软硬件协同.html#函数调用"><i class="fa fa-check"></i><b>4.2.1</b> 函数调用</a></li>
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<li class="chapter" data-level="4.2.2" data-path="软硬件协同.html"><a href="软硬件协同.html#异常和中断"><i class="fa fa-check"></i><b>4.2.2</b> 异常和中断</a></li>
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<li class="chapter" data-level="4.2.3" data-path="软硬件协同.html"><a href="软硬件协同.html#系统调用"><i class="fa fa-check"></i><b>4.2.3</b> 系统调用</a></li>
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<li class="chapter" data-level="4.2.4" data-path="软硬件协同.html"><a href="软硬件协同.html#进程"><i class="fa fa-check"></i><b>4.2.4</b> 进程</a></li>
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<li class="chapter" data-level="4.2.5" data-path="软硬件协同.html"><a href="软硬件协同.html#线程"><i class="fa fa-check"></i><b>4.2.5</b> 线程</a></li>
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<li class="chapter" data-level="4.2.6" data-path="软硬件协同.html"><a href="软硬件协同.html#虚拟机"><i class="fa fa-check"></i><b>4.2.6</b> 虚拟机</a></li>
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<li class="chapter" data-level="4.2.7" data-path="软硬件协同.html"><a href="软硬件协同.html#六种上下文切换场景的对比"><i class="fa fa-check"></i><b>4.2.7</b> 六种上下文切换场景的对比</a></li>
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</ul></li>
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<li class="chapter" data-level="4.3" data-path="软硬件协同.html"><a href="软硬件协同.html#同步机制"><i class="fa fa-check"></i><b>4.3</b> 同步机制</a><ul>
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<li class="chapter" data-level="4.3.1" data-path="软硬件协同.html"><a href="软硬件协同.html#基于互斥的同步机制"><i class="fa fa-check"></i><b>4.3.1</b> 基于互斥的同步机制</a></li>
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<li class="chapter" data-level="4.3.2" data-path="软硬件协同.html"><a href="软硬件协同.html#非阻塞的同步机制"><i class="fa fa-check"></i><b>4.3.2</b> 非阻塞的同步机制</a></li>
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</ul></li>
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<li class="chapter" data-level="4.4" data-path="软硬件协同.html"><a href="软硬件协同.html#本章小结-3"><i class="fa fa-check"></i><b>4.4</b> 本章小结</a></li>
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<li class="chapter" data-level="4.5" data-path="软硬件协同.html"><a href="软硬件协同.html#习题-3"><i class="fa fa-check"></i><b>4.5</b> 习题</a></li>
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</ul></li>
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<li class="part"><span><b>III 计算机硬件结构</b></span></li>
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<li class="chapter" data-level="5" data-path="计算机组成原理和结构.html"><a href="计算机组成原理和结构.html"><i class="fa fa-check"></i><b>5</b> 计算机组成原理和结构</a><ul>
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<li class="chapter" data-level="5.1" data-path="计算机组成原理和结构.html"><a href="计算机组成原理和结构.html#冯诺依曼结构"><i class="fa fa-check"></i><b>5.1</b> 冯·诺依曼结构</a></li>
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<li class="chapter" data-level="5.2" data-path="计算机组成原理和结构.html"><a href="计算机组成原理和结构.html#计算机的组成部件"><i class="fa fa-check"></i><b>5.2</b> 计算机的组成部件</a><ul>
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<li class="chapter" data-level="5.2.1" data-path="计算机组成原理和结构.html"><a href="计算机组成原理和结构.html#运算器"><i class="fa fa-check"></i><b>5.2.1</b> 运算器</a></li>
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<li class="chapter" data-level="5.2.2" data-path="计算机组成原理和结构.html"><a href="计算机组成原理和结构.html#控制器"><i class="fa fa-check"></i><b>5.2.2</b> 控制器</a></li>
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<li class="chapter" data-level="5.2.3" data-path="计算机组成原理和结构.html"><a href="计算机组成原理和结构.html#存储器"><i class="fa fa-check"></i><b>5.2.3</b> 存储器</a></li>
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<li class="chapter" data-level="5.2.4" data-path="计算机组成原理和结构.html"><a href="计算机组成原理和结构.html#输入输出设备"><i class="fa fa-check"></i><b>5.2.4</b> 输入/输出设备</a></li>
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</ul></li>
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<li class="chapter" data-level="5.3" data-path="计算机组成原理和结构.html"><a href="计算机组成原理和结构.html#计算机系统硬件结构发展"><i class="fa fa-check"></i><b>5.3</b> 计算机系统硬件结构发展</a><ul>
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<li class="chapter" data-level="5.3.1" data-path="计算机组成原理和结构.html"><a href="计算机组成原理和结构.html#cpu-gpu-北桥-南桥四片结构"><i class="fa fa-check"></i><b>5.3.1</b> CPU-GPU-北桥-南桥四片结构</a></li>
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<li class="chapter" data-level="5.3.2" data-path="计算机组成原理和结构.html"><a href="计算机组成原理和结构.html#cpu-北桥-南桥三片结构"><i class="fa fa-check"></i><b>5.3.2</b> CPU-北桥-南桥三片结构</a></li>
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<li class="chapter" data-level="5.3.3" data-path="计算机组成原理和结构.html"><a href="计算机组成原理和结构.html#cpu-弱北桥-南桥三片结构"><i class="fa fa-check"></i><b>5.3.3</b> CPU-弱北桥-南桥三片结构</a></li>
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<li class="chapter" data-level="5.3.4" data-path="计算机组成原理和结构.html"><a href="计算机组成原理和结构.html#cpu-南桥两片结构"><i class="fa fa-check"></i><b>5.3.4</b> CPU-南桥两片结构</a></li>
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<li class="chapter" data-level="5.3.5" data-path="计算机组成原理和结构.html"><a href="计算机组成原理和结构.html#soc单片结构"><i class="fa fa-check"></i><b>5.3.5</b> SoC单片结构</a></li>
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</ul></li>
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<li class="chapter" data-level="5.4" data-path="计算机组成原理和结构.html"><a href="计算机组成原理和结构.html#处理器和io设备间的通信"><i class="fa fa-check"></i><b>5.4</b> 处理器和IO设备间的通信</a><ul>
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<li class="chapter" data-level="5.4.1" data-path="计算机组成原理和结构.html"><a href="计算机组成原理和结构.html#io寄存器寻址"><i class="fa fa-check"></i><b>5.4.1</b> IO寄存器寻址</a></li>
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<li class="chapter" data-level="5.4.2" data-path="计算机组成原理和结构.html"><a href="计算机组成原理和结构.html#处理器和io设备之间的同步"><i class="fa fa-check"></i><b>5.4.2</b> 处理器和IO设备之间的同步</a></li>
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<li class="chapter" data-level="5.4.3" data-path="计算机组成原理和结构.html"><a href="计算机组成原理和结构.html#存储器和io设备之间的数据传送"><i class="fa fa-check"></i><b>5.4.3</b> 存储器和IO设备之间的数据传送</a></li>
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<li class="chapter" data-level="5.4.4" data-path="计算机组成原理和结构.html"><a href="计算机组成原理和结构.html#龙芯3a30007a1000桥片系统中的cpugpudc通信"><i class="fa fa-check"></i><b>5.4.4</b> 龙芯3A3000+7A1000桥片系统中的CPU、GPU、DC通信</a></li>
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</ul></li>
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<li class="chapter" data-level="5.5" data-path="计算机组成原理和结构.html"><a href="计算机组成原理和结构.html#本章小结-4"><i class="fa fa-check"></i><b>5.5</b> 本章小结</a></li>
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<li class="chapter" data-level="5.6" data-path="计算机组成原理和结构.html"><a href="计算机组成原理和结构.html#习题-4"><i class="fa fa-check"></i><b>5.6</b> 习题</a></li>
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</ul></li>
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<li class="chapter" data-level="6" data-path="计算机总线接口技术.html"><a href="计算机总线接口技术.html"><i class="fa fa-check"></i><b>6</b> 计算机总线接口技术</a><ul>
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<li class="chapter" data-level="6.1" data-path="计算机总线接口技术.html"><a href="计算机总线接口技术.html#总线概述"><i class="fa fa-check"></i><b>6.1</b> 总线概述</a></li>
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<li class="chapter" data-level="6.2" data-path="计算机总线接口技术.html"><a href="计算机总线接口技术.html#总线分类"><i class="fa fa-check"></i><b>6.2</b> 总线分类</a></li>
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<li class="chapter" data-level="6.3" data-path="计算机总线接口技术.html"><a href="计算机总线接口技术.html#片上总线"><i class="fa fa-check"></i><b>6.3</b> 片上总线</a></li>
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<li class="chapter" data-level="6.4" data-path="计算机总线接口技术.html"><a href="计算机总线接口技术.html#内存总线"><i class="fa fa-check"></i><b>6.4</b> 内存总线</a></li>
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<li class="chapter" data-level="6.5" data-path="计算机总线接口技术.html"><a href="计算机总线接口技术.html#系统总线"><i class="fa fa-check"></i><b>6.5</b> 系统总线</a><ul>
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<li class="chapter" data-level="6.5.1" data-path="计算机总线接口技术.html"><a href="计算机总线接口技术.html#hypertransport总线"><i class="fa fa-check"></i><b>6.5.1</b> HyperTransport总线</a></li>
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<li class="chapter" data-level="6.5.2" data-path="计算机总线接口技术.html"><a href="计算机总线接口技术.html#ht包格式"><i class="fa fa-check"></i><b>6.5.2</b> HT包格式</a></li>
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<li class="chapter" data-level="6.5.3" data-path="计算机总线接口技术.html"><a href="计算机总线接口技术.html#设备总线"><i class="fa fa-check"></i><b>6.5.3</b> 设备总线</a></li>
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<li class="chapter" data-level="6.5.4" data-path="计算机总线接口技术.html"><a href="计算机总线接口技术.html#pcie总线"><i class="fa fa-check"></i><b>6.5.4</b> PCIE总线</a></li>
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<li class="chapter" data-level="6.5.5" data-path="计算机总线接口技术.html"><a href="计算机总线接口技术.html#pcie包格式"><i class="fa fa-check"></i><b>6.5.5</b> PCIE包格式</a></li>
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</ul></li>
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<li class="chapter" data-level="6.6" data-path="计算机总线接口技术.html"><a href="计算机总线接口技术.html#本章小结-5"><i class="fa fa-check"></i><b>6.6</b> 本章小结</a></li>
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<li class="chapter" data-level="6.7" data-path="计算机总线接口技术.html"><a href="计算机总线接口技术.html#习题-5"><i class="fa fa-check"></i><b>6.7</b> 习题</a></li>
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</ul></li>
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<li class="chapter" data-level="7" data-path="计算机启动过程分析.html"><a href="计算机启动过程分析.html"><i class="fa fa-check"></i><b>7</b> 计算机启动过程分析</a><ul>
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<li class="chapter" data-level="7.1" data-path="计算机启动过程分析.html"><a href="计算机启动过程分析.html#处理器核初始化"><i class="fa fa-check"></i><b>7.1</b> 处理器核初始化</a><ul>
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<li class="chapter" data-level="7.1.1" data-path="计算机启动过程分析.html"><a href="计算机启动过程分析.html#sec-cpu-reset"><i class="fa fa-check"></i><b>7.1.1</b> 处理器复位</a></li>
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<li class="chapter" data-level="7.1.2" data-path="计算机启动过程分析.html"><a href="计算机启动过程分析.html#调试接口初始化"><i class="fa fa-check"></i><b>7.1.2</b> 调试接口初始化</a></li>
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<li class="chapter" data-level="7.1.3" data-path="计算机启动过程分析.html"><a href="计算机启动过程分析.html#tlb初始化"><i class="fa fa-check"></i><b>7.1.3</b> TLB初始化</a></li>
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<li class="chapter" data-level="7.1.4" data-path="计算机启动过程分析.html"><a href="计算机启动过程分析.html#cache初始化"><i class="fa fa-check"></i><b>7.1.4</b> Cache初始化</a></li>
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</ul></li>
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<li class="chapter" data-level="7.2" data-path="计算机启动过程分析.html"><a href="计算机启动过程分析.html#总线接口初始化"><i class="fa fa-check"></i><b>7.2</b> 总线接口初始化</a><ul>
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<li class="chapter" data-level="7.2.1" data-path="计算机启动过程分析.html"><a href="计算机启动过程分析.html#内存初始化"><i class="fa fa-check"></i><b>7.2.1</b> 内存初始化</a></li>
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<li class="chapter" data-level="7.2.2" data-path="计算机启动过程分析.html"><a href="计算机启动过程分析.html#io总线初始化"><i class="fa fa-check"></i><b>7.2.2</b> IO总线初始化</a></li>
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</ul></li>
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<li class="chapter" data-level="7.3" data-path="计算机启动过程分析.html"><a href="计算机启动过程分析.html#设备的探测及驱动加载"><i class="fa fa-check"></i><b>7.3</b> 设备的探测及驱动加载</a></li>
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<li class="chapter" data-level="7.4" data-path="计算机启动过程分析.html"><a href="计算机启动过程分析.html#多核启动过程"><i class="fa fa-check"></i><b>7.4</b> 多核启动过程</a><ul>
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<li class="chapter" data-level="7.4.1" data-path="计算机启动过程分析.html"><a href="计算机启动过程分析.html#初始化时的多核协同"><i class="fa fa-check"></i><b>7.4.1</b> 初始化时的多核协同</a></li>
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<li class="chapter" data-level="7.4.2" data-path="计算机启动过程分析.html"><a href="计算机启动过程分析.html#操作系统启动时的多核唤醒"><i class="fa fa-check"></i><b>7.4.2</b> 操作系统启动时的多核唤醒</a></li>
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<li class="chapter" data-level="7.4.3" data-path="计算机启动过程分析.html"><a href="计算机启动过程分析.html#核间同步与通信"><i class="fa fa-check"></i><b>7.4.3</b> 核间同步与通信</a></li>
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</ul></li>
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<li class="chapter" data-level="7.5" data-path="计算机启动过程分析.html"><a href="计算机启动过程分析.html#本章小结-6"><i class="fa fa-check"></i><b>7.5</b> 本章小结</a></li>
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<li class="chapter" data-level="7.6" data-path="计算机启动过程分析.html"><a href="计算机启动过程分析.html#习题-6"><i class="fa fa-check"></i><b>7.6</b> 习题</a></li>
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</ul></li>
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<li class="part"><span><b>IV Part IV CPU的微结构</b></span></li>
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<li class="chapter" data-level="8" data-path="运算器设计.html"><a href="运算器设计.html"><i class="fa fa-check"></i><b>8</b> 运算器设计</a><ul>
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<li class="chapter" data-level="8.1" data-path="运算器设计.html"><a href="运算器设计.html#二进制与逻辑电路"><i class="fa fa-check"></i><b>8.1</b> 二进制与逻辑电路</a><ul>
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<li class="chapter" data-level="8.1.1" data-path="运算器设计.html"><a href="运算器设计.html#sec-number-presentation"><i class="fa fa-check"></i><b>8.1.1</b> 计算机中数的表示</a></li>
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<li class="chapter" data-level="8.1.2" data-path="运算器设计.html"><a href="运算器设计.html#sec-MOS-principle"><i class="fa fa-check"></i><b>8.1.2</b> MOS晶体管工作原理</a></li>
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<li class="chapter" data-level="8.1.3" data-path="运算器设计.html"><a href="运算器设计.html#cmos逻辑电路"><i class="fa fa-check"></i><b>8.1.3</b> CMOS逻辑电路</a></li>
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</ul></li>
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<li class="chapter" data-level="8.2" data-path="运算器设计.html"><a href="运算器设计.html#简单运算器设计"><i class="fa fa-check"></i><b>8.2</b> 简单运算器设计</a><ul>
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<li class="chapter" data-level="8.2.1" data-path="运算器设计.html"><a href="运算器设计.html#定点补码加法器"><i class="fa fa-check"></i><b>8.2.1</b> 定点补码加法器</a></li>
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<li class="chapter" data-level="8.2.2" data-path="运算器设计.html"><a href="运算器设计.html#减法运算实现"><i class="fa fa-check"></i><b>8.2.2</b> 减法运算实现</a></li>
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<li class="chapter" data-level="8.2.3" data-path="运算器设计.html"><a href="运算器设计.html#比较运算实现"><i class="fa fa-check"></i><b>8.2.3</b> 比较运算实现</a></li>
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<li class="chapter" data-level="8.2.4" data-path="运算器设计.html"><a href="运算器设计.html#移位器"><i class="fa fa-check"></i><b>8.2.4</b> 移位器</a></li>
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</ul></li>
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<li class="chapter" data-level="8.3" data-path="运算器设计.html"><a href="运算器设计.html#定点补码乘法器"><i class="fa fa-check"></i><b>8.3</b> 定点补码乘法器</a><ul>
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<li class="chapter" data-level="8.3.1" data-path="运算器设计.html"><a href="运算器设计.html#补码乘法器"><i class="fa fa-check"></i><b>8.3.1</b> 补码乘法器</a></li>
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<li class="chapter" data-level="8.3.2" data-path="运算器设计.html"><a href="运算器设计.html#booth乘法器"><i class="fa fa-check"></i><b>8.3.2</b> Booth乘法器</a></li>
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<li class="chapter" data-level="8.3.3" data-path="运算器设计.html"><a href="运算器设计.html#华莱士树"><i class="fa fa-check"></i><b>8.3.3</b> 华莱士树</a></li>
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</ul></li>
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<li class="chapter" data-level="8.4" data-path="运算器设计.html"><a href="运算器设计.html#本章小结-7"><i class="fa fa-check"></i><b>8.4</b> 本章小结</a></li>
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<li class="chapter" data-level="8.5" data-path="运算器设计.html"><a href="运算器设计.html#习题-7"><i class="fa fa-check"></i><b>8.5</b> 习题</a></li>
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</ul></li>
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<li class="chapter" data-level="9" data-path="指令流水线.html"><a href="指令流水线.html"><i class="fa fa-check"></i><b>9</b> 指令流水线</a><ul>
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<li class="chapter" data-level="9.1" data-path="指令流水线.html"><a href="指令流水线.html#单周期处理器"><i class="fa fa-check"></i><b>9.1</b> 单周期处理器</a></li>
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<li class="chapter" data-level="9.2" data-path="指令流水线.html"><a href="指令流水线.html#sec-pipeline-cpu"><i class="fa fa-check"></i><b>9.2</b> 流水线处理器</a></li>
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<li class="chapter" data-level="9.3" data-path="指令流水线.html"><a href="指令流水线.html#sec-hazard"><i class="fa fa-check"></i><b>9.3</b> 指令相关和流水线冲突</a><ul>
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<li class="chapter" data-level="9.3.1" data-path="指令流水线.html"><a href="指令流水线.html#数据相关引发的冲突及解决办法"><i class="fa fa-check"></i><b>9.3.1</b> 数据相关引发的冲突及解决办法</a></li>
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<li class="chapter" data-level="9.3.2" data-path="指令流水线.html"><a href="指令流水线.html#sec-control-hazard"><i class="fa fa-check"></i><b>9.3.2</b> 控制相关引发冲突及解决方法</a></li>
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<li class="chapter" data-level="9.3.3" data-path="指令流水线.html"><a href="指令流水线.html#结构相关引发冲突及解决办法"><i class="fa fa-check"></i><b>9.3.3</b> 结构相关引发冲突及解决办法</a></li>
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</ul></li>
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<li class="chapter" data-level="9.4" data-path="指令流水线.html"><a href="指令流水线.html#sec-precise-exception"><i class="fa fa-check"></i><b>9.4</b> 流水线与异常处理</a></li>
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<li class="chapter" data-level="9.5" data-path="指令流水线.html"><a href="指令流水线.html#提高流水线效率的技术"><i class="fa fa-check"></i><b>9.5</b> 提高流水线效率的技术</a><ul>
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<li class="chapter" data-level="9.5.1" data-path="指令流水线.html"><a href="指令流水线.html#多发射数据通路"><i class="fa fa-check"></i><b>9.5.1</b> 多发射数据通路</a></li>
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<li class="chapter" data-level="9.5.2" data-path="指令流水线.html"><a href="指令流水线.html#sec-dynamic"><i class="fa fa-check"></i><b>9.5.2</b> 动态调度</a></li>
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<li class="chapter" data-level="9.5.3" data-path="指令流水线.html"><a href="指令流水线.html#sec-branch-predict"><i class="fa fa-check"></i><b>9.5.3</b> 转移预测</a></li>
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<li class="chapter" data-level="9.5.4" data-path="指令流水线.html"><a href="指令流水线.html#高速缓存"><i class="fa fa-check"></i><b>9.5.4</b> 高速缓存</a></li>
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</ul></li>
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<li class="chapter" data-level="9.6" data-path="指令流水线.html"><a href="指令流水线.html#本章小结-8"><i class="fa fa-check"></i><b>9.6</b> 本章小结</a></li>
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<li class="chapter" data-level="9.7" data-path="指令流水线.html"><a href="指令流水线.html#习题-8"><i class="fa fa-check"></i><b>9.7</b> 习题</a></li>
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</ul></li>
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<li class="part"><span><b>V 并行处理结构</b></span></li>
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<li class="chapter" data-level="10" data-path="并行编程基础.html"><a href="并行编程基础.html"><i class="fa fa-check"></i><b>10</b> 并行编程基础</a><ul>
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<li class="chapter" data-level="10.1" data-path="并行编程基础.html"><a href="并行编程基础.html#程序的并行行为"><i class="fa fa-check"></i><b>10.1</b> 程序的并行行为</a><ul>
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<li class="chapter" data-level="10.1.1" data-path="并行编程基础.html"><a href="并行编程基础.html#指令级并行性"><i class="fa fa-check"></i><b>10.1.1</b> 指令级并行性</a></li>
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<li class="chapter" data-level="10.1.2" data-path="并行编程基础.html"><a href="并行编程基础.html#数据级并行性"><i class="fa fa-check"></i><b>10.1.2</b> 数据级并行性</a></li>
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<li class="chapter" data-level="10.1.3" data-path="并行编程基础.html"><a href="并行编程基础.html#任务级并行性"><i class="fa fa-check"></i><b>10.1.3</b> 任务级并行性</a></li>
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</ul></li>
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<li class="chapter" data-level="10.2" data-path="并行编程基础.html"><a href="并行编程基础.html#并行编程模型"><i class="fa fa-check"></i><b>10.2</b> 并行编程模型</a><ul>
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<li class="chapter" data-level="10.2.1" data-path="并行编程基础.html"><a href="并行编程基础.html#单任务数据并行模型"><i class="fa fa-check"></i><b>10.2.1</b> 单任务数据并行模型</a></li>
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<li class="chapter" data-level="10.2.2" data-path="并行编程基础.html"><a href="并行编程基础.html#多任务共享存储编程模型"><i class="fa fa-check"></i><b>10.2.2</b> 多任务共享存储编程模型</a></li>
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<li class="chapter" data-level="10.2.3" data-path="并行编程基础.html"><a href="并行编程基础.html#多任务消息传递编程模型"><i class="fa fa-check"></i><b>10.2.3</b> 多任务消息传递编程模型</a></li>
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<li class="chapter" data-level="10.2.4" data-path="并行编程基础.html"><a href="并行编程基础.html#共享存储与消息传递编程模型的编程复杂度"><i class="fa fa-check"></i><b>10.2.4</b> 共享存储与消息传递编程模型的编程复杂度</a></li>
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</ul></li>
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<li class="chapter" data-level="10.3" data-path="并行编程基础.html"><a href="并行编程基础.html#典型并行编程环境"><i class="fa fa-check"></i><b>10.3</b> 典型并行编程环境</a><ul>
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<li class="chapter" data-level="10.3.1" data-path="并行编程基础.html"><a href="并行编程基础.html#数据并行simd编程"><i class="fa fa-check"></i><b>10.3.1</b> 数据并行SIMD编程</a></li>
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<li class="chapter" data-level="10.3.2" data-path="并行编程基础.html"><a href="并行编程基础.html#posix编程标准"><i class="fa fa-check"></i><b>10.3.2</b> POSIX编程标准</a></li>
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<li class="chapter" data-level="10.3.3" data-path="并行编程基础.html"><a href="并行编程基础.html#openmp标准"><i class="fa fa-check"></i><b>10.3.3</b> OpenMP标准</a></li>
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<li class="chapter" data-level="10.3.4" data-path="并行编程基础.html"><a href="并行编程基础.html#消息传递编程接口"><i class="fa fa-check"></i><b>10.3.4</b> 消息传递编程接口</a></li>
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</ul></li>
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<li class="chapter" data-level="10.4" data-path="并行编程基础.html"><a href="并行编程基础.html#习题-9"><i class="fa fa-check"></i><b>10.4</b> 习题</a></li>
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</ul></li>
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<li class="chapter" data-level="11" data-path="多核处理结构.html"><a href="多核处理结构.html"><i class="fa fa-check"></i><b>11</b> 多核处理结构</a><ul>
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<li class="chapter" data-level="11.1" data-path="多核处理结构.html"><a href="多核处理结构.html#多核处理器的发展演化"><i class="fa fa-check"></i><b>11.1</b> 多核处理器的发展演化</a></li>
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<li class="chapter" data-level="11.2" data-path="多核处理结构.html"><a href="多核处理结构.html#多核处理器的访存结构"><i class="fa fa-check"></i><b>11.2</b> 多核处理器的访存结构</a><ul>
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<li class="chapter" data-level="11.2.1" data-path="多核处理结构.html"><a href="多核处理结构.html#通用多核处理器的片上cache结构"><i class="fa fa-check"></i><b>11.2.1</b> 通用多核处理器的片上Cache结构</a></li>
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<li class="chapter" data-level="11.2.2" data-path="多核处理结构.html"><a href="多核处理结构.html#存储一致性模型"><i class="fa fa-check"></i><b>11.2.2</b> 存储一致性模型</a></li>
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<li class="chapter" data-level="11.2.3" data-path="多核处理结构.html"><a href="多核处理结构.html#cache一致性协议"><i class="fa fa-check"></i><b>11.2.3</b> Cache一致性协议</a></li>
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</ul></li>
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<li class="chapter" data-level="11.3" data-path="多核处理结构.html"><a href="多核处理结构.html#多核处理器的互连结构"><i class="fa fa-check"></i><b>11.3</b> 多核处理器的互连结构</a></li>
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<li class="chapter" data-level="11.4" data-path="多核处理结构.html"><a href="多核处理结构.html#多核处理器的同步机制"><i class="fa fa-check"></i><b>11.4</b> 多核处理器的同步机制</a></li>
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<li class="chapter" data-level="11.5" data-path="多核处理结构.html"><a href="多核处理结构.html#典型多核处理器"><i class="fa fa-check"></i><b>11.5</b> 典型多核处理器</a><ul>
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<li class="chapter" data-level="11.5.1" data-path="多核处理结构.html"><a href="多核处理结构.html#龙芯3a5000处理器"><i class="fa fa-check"></i><b>11.5.1</b> 龙芯3A5000处理器</a></li>
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<li class="chapter" data-level="11.5.2" data-path="多核处理结构.html"><a href="多核处理结构.html#intel-sandybridge架构"><i class="fa fa-check"></i><b>11.5.2</b> Intel SandyBridge架构</a></li>
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<li class="chapter" data-level="11.5.3" data-path="多核处理结构.html"><a href="多核处理结构.html#ibm-cell处理器"><i class="fa fa-check"></i><b>11.5.3</b> IBM Cell处理器</a></li>
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<li class="chapter" data-level="11.5.4" data-path="多核处理结构.html"><a href="多核处理结构.html#nvidia-gpu"><i class="fa fa-check"></i><b>11.5.4</b> NVIDIA GPU</a></li>
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<li class="chapter" data-level="11.5.5" data-path="多核处理结构.html"><a href="多核处理结构.html#tile64处理器"><i class="fa fa-check"></i><b>11.5.5</b> Tile64处理器</a></li>
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</ul></li>
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<li class="chapter" data-level="11.6" data-path="多核处理结构.html"><a href="多核处理结构.html#本章小结-9"><i class="fa fa-check"></i><b>11.6</b> 本章小结</a></li>
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<li class="chapter" data-level="11.7" data-path="多核处理结构.html"><a href="多核处理结构.html#习题-10"><i class="fa fa-check"></i><b>11.7</b> 习题</a></li>
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</ul></li>
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<li class="part"><span><b>VI 系统性能评价与分析</b></span></li>
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<li class="chapter" data-level="12" data-path="计算机系统性能评价与性能分析.html"><a href="计算机系统性能评价与性能分析.html"><i class="fa fa-check"></i><b>12</b> 计算机系统性能评价与性能分析</a><ul>
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<li class="chapter" data-level="12.1" data-path="计算机系统性能评价与性能分析.html"><a href="计算机系统性能评价与性能分析.html#计算机系统性能评价指标"><i class="fa fa-check"></i><b>12.1</b> 计算机系统性能评价指标</a><ul>
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<li class="chapter" data-level="12.1.1" data-path="计算机系统性能评价与性能分析.html"><a href="计算机系统性能评价与性能分析.html#计算机系统常用性能评价指标"><i class="fa fa-check"></i><b>12.1.1</b> 计算机系统常用性能评价指标</a></li>
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<li class="chapter" data-level="12.1.2" data-path="计算机系统性能评价与性能分析.html"><a href="计算机系统性能评价与性能分析.html#并行系统的性能评价指标"><i class="fa fa-check"></i><b>12.1.2</b> 并行系统的性能评价指标</a></li>
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</ul></li>
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<li class="chapter" data-level="12.2" data-path="计算机系统性能评价与性能分析.html"><a href="计算机系统性能评价与性能分析.html#测试程序集"><i class="fa fa-check"></i><b>12.2</b> 测试程序集</a><ul>
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<li class="chapter" data-level="12.2.1" data-path="计算机系统性能评价与性能分析.html"><a href="计算机系统性能评价与性能分析.html#微基准测试程序"><i class="fa fa-check"></i><b>12.2.1</b> 微基准测试程序</a></li>
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<li class="chapter" data-level="12.2.2" data-path="计算机系统性能评价与性能分析.html"><a href="计算机系统性能评价与性能分析.html#spec-cpu基准测试程序"><i class="fa fa-check"></i><b>12.2.2</b> SPEC CPU基准测试程序</a></li>
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<li class="chapter" data-level="12.2.3" data-path="计算机系统性能评价与性能分析.html"><a href="计算机系统性能评价与性能分析.html#并行系统基准测试程序"><i class="fa fa-check"></i><b>12.2.3</b> 并行系统基准测试程序</a></li>
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<li class="chapter" data-level="12.2.4" data-path="计算机系统性能评价与性能分析.html"><a href="计算机系统性能评价与性能分析.html#其他常见的基准测试程序集"><i class="fa fa-check"></i><b>12.2.4</b> 其他常见的基准测试程序集</a></li>
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</ul></li>
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<li class="chapter" data-level="12.3" data-path="计算机系统性能评价与性能分析.html"><a href="计算机系统性能评价与性能分析.html#性能分析方法"><i class="fa fa-check"></i><b>12.3</b> 性能分析方法</a><ul>
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<li class="chapter" data-level="12.3.1" data-path="计算机系统性能评价与性能分析.html"><a href="计算机系统性能评价与性能分析.html#分析建模的方法"><i class="fa fa-check"></i><b>12.3.1</b> 分析建模的方法</a></li>
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<li class="chapter" data-level="12.3.2" data-path="计算机系统性能评价与性能分析.html"><a href="计算机系统性能评价与性能分析.html#模拟建模的方法和模拟器"><i class="fa fa-check"></i><b>12.3.2</b> 模拟建模的方法和模拟器</a></li>
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<li class="chapter" data-level="12.3.3" data-path="计算机系统性能评价与性能分析.html"><a href="计算机系统性能评价与性能分析.html#性能测量的方法"><i class="fa fa-check"></i><b>12.3.3</b> 性能测量的方法</a></li>
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</ul></li>
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<li class="chapter" data-level="12.4" data-path="计算机系统性能评价与性能分析.html"><a href="计算机系统性能评价与性能分析.html#性能测试和分析实例"><i class="fa fa-check"></i><b>12.4</b> 性能测试和分析实例</a><ul>
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<li class="chapter" data-level="12.4.1" data-path="计算机系统性能评价与性能分析.html"><a href="计算机系统性能评价与性能分析.html#spec-cpu基准测试程序的分值对比"><i class="fa fa-check"></i><b>12.4.1</b> SPEC CPU基准测试程序的分值对比</a></li>
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<li class="chapter" data-level="12.4.2" data-path="计算机系统性能评价与性能分析.html"><a href="计算机系统性能评价与性能分析.html#微结构相关统计数据"><i class="fa fa-check"></i><b>12.4.2</b> 微结构相关统计数据</a></li>
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<li class="chapter" data-level="12.4.3" data-path="计算机系统性能评价与性能分析.html"><a href="计算机系统性能评价与性能分析.html#基础性能参数"><i class="fa fa-check"></i><b>12.4.3</b> 基础性能参数</a></li>
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</ul></li>
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<li class="chapter" data-level="12.5" data-path="计算机系统性能评价与性能分析.html"><a href="计算机系统性能评价与性能分析.html#本章小结-10"><i class="fa fa-check"></i><b>12.5</b> 本章小结</a></li>
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<li class="chapter" data-level="12.6" data-path="计算机系统性能评价与性能分析.html"><a href="计算机系统性能评价与性能分析.html#习题-11"><i class="fa fa-check"></i><b>12.6</b> 习题</a></li>
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</ul></li>
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<li class="chapter" data-level="" data-path="总结.html"><a href="总结.html"><i class="fa fa-check"></i>总结</a></li>
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<li class="chapter" data-level="" data-path="references.html"><a href="references.html"><i class="fa fa-check"></i>参考文献</a></li>
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<li class="divider"></li>
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<li><a href="http://www.loongson.cn" target="blank">本书电子版由龙芯中科赞助提供</a></li>
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<h1>
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<i class="fa fa-circle-o-notch fa-spin"></i><a href="./">计算机体系结构基础</a>
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</h1>
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<h1>前言</h1>
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<p>计算机体系结构是一门比较抽象的学科，很有可能经过一个学期的学习只学到一些概念。本课程教学希望达到三个目的。一是建立学生的系统观。计算机系统的复杂性体现在计算机中各部分之间的关系非常复杂。如苹果iPhone的CPU性能不如Intel的X86 CPU，但用户体验明显好于桌面计算机，这就是系统优化的结果。希望学生学完这门课程后能够从系统的角度看待计算机，不再简单地以主频论性能，或者简单地把用户体验归结于CPU的单项性能。二是掌握计算机体系结构的若干概念。计算机体系结构中的概念很多，虽然抽象，但是必须掌握。比如计算机体系结构的四大设计原则，指令系统结构，处理器流水线，等等。三是掌握一些重点知识并具备一些重点能力。主要包括：计算机的ABI接口，存储管理中的虚实地址转换过程，通过IO地址空间扫描进行IO设备初始化，计算机系统的启动过程，重要总线如AXI总线、内存总线、PCIE总线的信号及其时序，用Verilog编写RTL代码的能力，先行进位加法器的逻辑，两位一乘补码乘法器逻辑，用Perf进行性能分析的能力，等等。</p>
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<p>本书第一部分为引言，介绍体系结构研究内容、主要性能指标、发展趋势以及设计原则。计算机体系结构（Computer Architecture）是描述计算机各组成部分及其相互关系的一组规则和方法，是程序员所看到的计算机属性。计算机体系结构的主要研究内容包括指令系统结构（Instruction Set Architecture，简称ISA）和计算机组织结构（Computer Organization）。微体系结构（Micro-architecture）是微处理器的组织结构，并行体系结构是并行计算机的组织结构。冯·诺依曼结构的存储程序和指令驱动执行原理是现代计算机体系结构的基础。</p>
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<p>本书第二部分介绍以指令系统结构为核心的软硬件界面，包括指令系统总体介绍、指令集结构、异常与中断、存储管理、软硬件协同等内容。贯穿该部分内容的一个核心思想是建立高级语言（如C语言）与指令系统结构的关系。例如，C语言的语句与指令系统的关系，算术语句可直接映射为相关运算指令，for循环映射为条件跳转，switch语句映射为跳转索引和跳转表等；操作系统中地址空间的组织与指令访问内存的关系，静态全局变量映射到地址空间的静态数据区、局部变量映射到堆栈区、动态分配的数据则映射到进程空间的堆中；操作系统中进程和线程的表示及切换在指令和地址映射方面的具体体现；敲击键盘和移动鼠标等事件如何通过指令系统的外部中断传递到CPU，以及指令系统对操作系统处理外部中断的必要支持；等等。</p>
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<p>本书第三部分介绍计算机硬件结构。该部分的核心思想是搞清楚计算机内部包括CPU、GPU、内存、IO之间是如何协同完成软件规定的各种操作的。例如，在计算机开机过程中，BIOS完成硬件初始化后把操作系统从硬盘拷贝到内存执行的过程中南北桥与CPU是如何配合的；CPU和GPU是如何协同操作完成计算机屏幕显示的，在显示过程中哪些活是CPU干的，哪些活是GPU干的；以太网接口、USB接口等各种接口的驱动在硬件上的具体体现是什么；等等。</p>
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<p>本书第四部分介绍微结构。该部分的核心思想是建立指令系统和晶体管之间的“桥梁”。微结构是决定CPU性能的关键因素。由于微结构是“计算机体系结构”硕士课程的主要内容，因此本科课程的微结构内容在追求系统地介绍有关概念的基础上，重点把先行进位加法器和五级静态流水线讲透，希望学生通过对先行进位加法器、五级静态流水线、简单转移猜测和高速缓存原理的深入了解，举一反三地了解微结构的实现方式。微结构中动态流水线、乱序执行和多发射等内容只做概念性的介绍。</p>
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<p>本书第五部分介绍并行处理结构。应用程序的并行行为是并行处理的基础，现代计算机通过多层次的并行性开发来提高性能。并行处理编程模型包括消息传递模型（如MPI）和共享存储模型（如OpenMP）等。多核处理器的设计需要考虑存储一致性模型、高速缓存一致性协议、片上互连、多核同步等核心问题。</p>
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<p>本书第六部分介绍计算机的性能分析方法。性能不是由一两个具体指标（如主频）决定的，而是若干因素综合平衡的结果；性能评测也没有绝对合理公平的办法，不同的计算机对不同的应用适应性不一样，对某类应用甲计算机比乙计算机性能高，对另外一类应用可能反之。巨大的设计空间和工作负载的多样性，导致计算机系统的性能分析和评价成为一个非常艰巨的任务。计算机性能分析的主要方法包括理论建模，用模拟器进行性能模拟，以及对实际系统进行性能评测等。</p>
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<p>上述面面俱到的课程安排主要是考虑体系结构学科的完整性，但本科课程重点是软硬件界面及计算机硬件结构。对于一般高校，并行处理结构和计算机系统性能分析可以不讲。</p>
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<p>在选修本课程前，学生应对C语言程序设计、数字逻辑电路有一定的基础。本课程试图说明一个完整的计算系统的工作原理，其中涉及部分操作系统的知识。为了有更好的理解，学生还可以同时选修操作系统课程。课程中的实例和原理介绍以LoongArch体系结构为主。与传统课程中讲授的X86体系结构相比，LoongArch结构相对简单明晰而又不失全面。学生可以通过配套的实验课程，自底而上构建自己的计算机系统，包括硬件、操作系统以及应用软件，从而对“如何造计算机”有更深刻的认识。</p>
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<a href="第三版序.html" class="navigation navigation-prev " aria-label="Previous page"><i class="fa fa-angle-left"></i></a>
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