本书深入浅出地介绍了现代处理器设计中超标量技术的基础知识,涵盖原理、架构及优化策略等内容,适合计算机专业学生和技术爱好者阅读。
《超标量处理器设计》一书详细介绍了现代高性能处理器中超标量(SuperScalar)结构的设计原理及其应用。无论是在大型服务器、高端个人电脑还是在平板电脑及智能手机中,都可以找到这种架构的身影。
本书以流水线为主线展开内容介绍,涵盖了从基本概念到高级技术的各个方面。具体包括:
1. 超标量处理器的基础知识和背景信息。
2. 流水线设计及其优化方法。
3. 顺序执行与乱序执行的特点及优缺点比较。
4. Cache的工作原理、性能提升策略以及在超标量架构中的应用,特别强调了多端口Cache的设计思想。
5. 虚拟存储器的基本概念、页表管理机制和TLB(Translation Lookaside Buffer)技术,并探讨它们与流水线集成后的操作流程。
6. 分支预测算法及其改进措施,在面对复杂指令集时如何提高准确率并减少错误分支的影响。同时,书中还详细描述了当出现误判情况下的恢复策略。
7. RISC架构的简要介绍及相应的解码过程分析,重点关注于超标量环境中的特殊需求和挑战。
8. 寄存器重命名技术的应用场景、实现方式及其在复杂系统中所面临的难题。此外还包括如何确保重命名过程中状态的一致性和完整性。
9. 指令分发与发射阶段的细节处理以及相关控制逻辑的设计原则,包括选择电路及唤醒机制等关键技术点。
10. 高性能运算单元的选择、旁路网络搭建方法和Cluster结构设计思路。同时讨论了如何加速Load/Store指令执行速度的方法和技术。
11. 重排序缓存(ROB)的原理及其在处理器状态管理中的作用,阐述超标量架构中异常处理机制的设计理念。
书中还通过分析Alpha21264等实际案例来帮助读者更好地理解理论知识,并将这些概念应用于实践中去。本书适合作为高等院校电子及计算机专业研究生和高年级本科生的教学参考书目,同时也非常适合自学爱好者阅读使用。