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高性能超标量CPU:微架构剖析与设计电子书

《高性能超标量CPU:微架构剖析与设计》融合了多位一线自研高性能处理器资深工程师多年工作经验,以业界主流高性能CPU规格为基准,全面深讲解微架构设计与优化,循序渐、由浅深。书中配有二维码视频,使读者身临其境,迅速、深地掌握各种经验和技巧。本书还附赠ubuntu虚拟机,供广大学者使用。虚拟机内包含RISC-V工具,以及多个源RISC-V CPU项目,可以行RISC-V CPU的仿真和学习。

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作       者:李东声,等

出  版  社:机械工业出版社

出版时间:2023-02-24

字       数:19.3万

所属分类: 科技 > 计算机/网络 > 计算机理论与教程

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《高性能超标量CPU:微架构剖析与设计》基于当前主流的高性能CPU设计规格,全面介绍了高性能超标量CPU微架构的设计,并做出对应的分析。主要内容包括业界主流高性能处理器架构及超标量流水线背景知识(第1章);CPU前端,包括指令提取单元、分支预测单元、指令译码单元的设计和优化,以及指令缓存的相关设计(第2、3章);分支预测单元的原理、设计和优化,寄存器重命名与发射队列的原理和设计(第4、5章);执行单元与浮运算单元的设计实现(第6、7章);访存单元与数据缓存设计(第8章);重排序缓冲的原理及设计(第9章);Intel P6 CPU微架构设计实例(第10章)。微架构设计对应于指令的生命周期,为读者提供直观和清晰的视角,便于读者对高性能CPU设计深理解。 《高性能超标量CPU:微架构剖析与设计》提供了高清学习视频,读者可以直扫描二维码观看。 《高性能超标量CPU:微架构剖析与设计》可作为从事高性能CPU相关研发工作专业人员的参考书,或用作高等院校计算机及集成电路相关专业研究生和高年级本科生的教学参考用书,也可供对CPU设计感兴趣的读者阅读。<br/>【推荐语】<br/>《高性能超标量CPU:微架构剖析与设计》融合了多位一线自研高性能处理器资深工程师多年工作经验,以业界主流高性能CPU规格为基准,全面深讲解微架构设计与优化,循序渐、由浅深。书中配有二维码视频,使读者身临其境,迅速、深地掌握各种经验和技巧。本书还附赠ubuntu虚拟机,供广大学者使用。虚拟机内包含RISC-V工具,以及多个源RISC-V CPU项目,可以行RISC-V CPU的仿真和学习。<br/>【作者】<br/>李东声,处理器设计高级主任工程师,专注于高性能处理器微架构设计、性能分析优化与关键技术研究。交付多版本国产自研高性能处理器核架构/微架构设计,申请处理器IP发明专利十余项。 任子木,处理器架构高级工程师,主导多款高性能DSP/AI处理器架构与核心模块设计。谙熟业界主流高性能处理器指令集架构,在计算机体系结构、数字信号处理等方向有丰富的实践经验。 孙小明,处理器设计资深工程师,专注于高性能处理器微架构设计与性能分析。曾参与国产自研高性能处理器核微架构研制和发,对x86、ARM、RISC-V架构有深研究和实际交付经验。 梧桐,高性能处理器资深专家,长期从事高性能处理器Memory子系统架构研究与设计实现,主导完成了多款国产自研高性能处理器(大核)交付,在Server和Mobile领域得到广泛应用。<br/>
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RECOMMEND 序

PREFACE 前言

CHAPTER 1 第1章 CPU架构与流水线技术概述

1.1 复杂指令集与精简指令集概述

1.2 ARM指令集概述

1.3 RISC-V指令集概述

1.4 MIPS指令集概述

1.5 超标量CPU设计概述

CHAPTER 2 第2章 CPU前端与指令缓存设计

2.1 内存的层次结构与缓存的基本架构

2.2 指令缓存分类与访问读取

2.3 指令缓存的替换策略选择

2.4 指令缓存的性能衡量标准与硬件预取设计

2.5 TLB与缓存的组织方式

2.6 微操作缓存与循环缓冲器设计

2.7 指令提取单元设计

2.8 指令译码单元设计

CHAPTER 3 第3章 分支预测单元设计

3.1 分支预测的原理

3.2 分支跳转方向预测

3.3 分支跳转目标预测

3.4 分支预测单元与取指令单元解耦合设计

3.5 分支预测单元的设计思路

CHAPTER 4 第4章 寄存器重命名单元设计

4.1 寄存器重命名技术概述

4.2 寄存器重命名的原理与过程概述

4.3 寄存器重命名技术的设计空间

4.4 寄存器重命名的映射方法

4.5 寄存器重命名可能的实现方案

4.6 寄存器重命名的实现过程

CHAPTER 5 第5章 发射队列设

5.1 发射队列的原理

5.2 发射队列设计空间

5.3 操作数获取策略

5.4 发射队列的工作机制

5.5 发射队列在超标量CPU中的应用

CHAPTER 6 第6章 执行单元设计

6.1 算术逻辑运算单元设计

6.2 定点乘法运算设计

6.3 单指令多数据SIMD设计

6.4 旁路网络设计

CHAPTER 7 第7章 浮点运算单元设计

7.1 浮点数据格式与运算标准——IEEE754

7.2 浮点加法运算原理与设计

7.3 浮点乘法运算原理与设计

7.4 浮点除法/开方运算原理与设计

CHAPTER 8 第8章 访存单元设计

8.1 内存模型概述

8.2 数据缓存概述

8.3 数据缓存控制设计

8.4 数据缓存预取技术

CHAPTER 9 第9章 重排序缓冲设计

9.1 重排序缓冲的原理

9.2 重排序缓冲的设计空间

9.3 重排序缓冲运行示例

CHAPTER 10 第10章 高性能CPU设计实例:Intel P6微架构

10.1 Intel P6微架构概述

10.2 Intel P6微架构的流水线设计

10.3 Intel P6微架构前端设计

10.4 Intel P6微架构乱序执行引擎设计

10.5 Intel P6微架构内存子系统设计

参考文献

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