کتاب معماری سیستمهای محاسباتی

پیشگفتار مولف        
فصل0 : مقدمه ای بر مدارهای منطقی دیجیتال و حساب در سیستم های محاسباتی دیجیتال        
0- 1 : مقدمه        
0- 2 : درک صفر و یک منطقی (منطق دودویی)        
0- 3 : سیستم های اعداد و نمایش اطلاعات در سامانه های محاسباتی دیجیتال        
0- 3- 1 : سیستم باینری (دودویی)، تبدیلات و مقدمه ای درباره حساب دودویی        
0- 3- 2 : تبدیلات سیستم هشت تایی (اُکتال) و شانزده تایی (هگزا دسیمال)        
0- 4 : متمم های اعداد        
0- 4- 1 : متمم مبنا        
0- 4- 2 : اعداد باینری علامتدار        
0- 4- 3 : جمع و تفریق حسابی        
0- 5 : کُدهای عددی        
0- 5- 1 : اعداد ممیز ثابت        
0- 5- 2 : نمایش های افزونی (بایاس شده)        
0- 5- 3 : اعداد ممیز شناور        
0- 6 : کُدهای BCD        
0- 7 : کُد کاراکتر ASCII        
0- 8 : گیت ها و جبر بول        
0- 9 : پیاده سازی و ساده سازی توابع بول        
0- 10 : مدارات ترکیبی        
0- 10- 1 : مولتی پلکسرها        
0- 10- 2 : دیکدرها        
0- 10- 3 : جمع کننده ها        
0- 11 : مدارات ترتیبی        
0- 11- 1 : فلیپ فلاپ ها        
0- 11- 2 : ثبات ها        
0- 11- 3 : شمارنده ها        
ضمیمه 0- الف : یک فرهنگ کوچک از خانواده های منطقی        
        
فصل1: مفاهیم بنیادی در معماری و سازمان سیستم های محاسباتی        
1- 1 : مقدمه        
1- 2 : پیشرفت در میکرو و نانوالکترونیک        
1- 3 : پیشرفت در علم و صنعت کامپیوتر        
1- 4 : طبقه بندی سیستم های محاسباتی (انواع کامپیوترها)        
1- 5 : عملکرد و ساختار پایه ای یک کامپیوتر        
1- 6 : معماری سیستم های محاسباتی (معماری کامپیوتر)        
1- 6- 1 : معماری مجموعه دستورالعمل: نمایی نزدیک از معماری کامپیوتر        
1- 6- 2‌ : معماری MIPS32        
1- 6- 3 : معماری MIPS64        
1- 6- 4 : اهداف طراحی معماری        
1- 6- 5 : قطب های معماری        
1- 6- 6 : ابداعات بزرگ در زمینه سازمان و معماری کامپیوتر        
1- 7 : تمایلات در فناوری        
1- 8 : گرایشات و روندها در توان و انرژی در مدارات مجتمع        
1- 9 : تمایلات و روندها در هزینه        
1- 10 : اصول کمّی طراحی کامپیوتر        
        
فصل2: رویکردها در معماری مجموعه دستورالعمل        
2- 1 : مقدمه        
2- 2 : انواع زبان ها        
2- 3 : دسته بندی معماری­های ­مجموعه دستورالعمل        
2- 3- 1 : خلاصه: دسته بندی معماری­های مجموعه دستورالعمل        
2- 4 : آدرس دهی حافظه        
2- 4- 1 : تفسیر آدرس­های حافظه        
2- 4- 2 : مُدهای آدرس­دهی        
2- 4- 3 : مُد آدرس دهی جابجایی        
2- 4- 4 : مُد آدرس­دهی فوری یا لفظی        
2- 4- 5 : خلاصه: آدرس­دهی حافظه        
2- 5 : نوع و اندازه عملوندها        
2- 6 : عملیات در مجموعه دستورالعمل        
2- 7 : دستورالعمل­ها برای جریان کنترل        
2- 7- 1 : مُدهای آدرس­دهی برای دستورالعمل­های جریان کنترل        
2- 7- 2 : گزینه های انشعاب شرطی        
2- 7- 3 : گزینه های احضار رویه        
2- 7- 4 : خلاصه: دستورالعمل­ها برای جریان کنترل        
2- 8 : رمزگذاری یک مجموعه دستورالعمل        
2- 8- 1 : اندازه کُد کاهش­یافته در RISC­ها        
2- 8- 2 : خلاصه: رمزگذاری یک مجموعه دستورالعمل        
2- 9 : میانبر زدن موضوعات: نقش کامپایلرها        
2- 9- 1 : ساختار کامپایلرهای جدید        
2- 9- 2 : تخصیص ثبات        
2- 9- 3 : اثر شدید بهینه سازی­ها روی کارایی        
2- 9- 4 : تأثیر فناوری کامپایلر روی تصمیمات معمار        
2- 9- 5 : معمار چگونه می تواند به نویسنده کامپایلر کمک کند؟        
2- 9- 6 : پشتیبانی (یا فقدان پشتیبانی) کامپایلر برای دستورالعمل­های چندرسانه ای        
2- 9- 7 : خلاصه: نقش کامپایلرها        
2- 10 : قراردادن همه چیز باهم: معماری MIPS        
2- 10- 1 : معماری MIPS32        
2- 10- 2 : معماری MIPS64        
2- 11 : پیاده سازی پردازنده سیکل واحد MIPS32 بدون لحاظ نمودن رویکردهای بهینه سازی        
        
فصل3: رویکردها در پیاده سازی سیستم و معماری        
3- 1 : مقدمه        
3- 2 : یک رویکرد تبدیلی برای طراحی معماری VLSI         
3- 2- 1 : فضا برای مدلسازی مجدد در حوزه الگوریتم وجود دارد...        
3- 2- 2 : ... و فضایی در حوزه معماری وجود دارد        
3- 2- 3 : مهندسان سیستم و طرحان VLSI باید با هم کار کنند        
3- 2- 4 : یک رسمی سازی مبتنی بر گراف برای توصیف الگوریتم های پردازش        
3- 2- 5 : معماری متناظر (همریخت)        
3- 2- 6 : مشخصه های مربوط به گزینه های معماری        
3- 2- 7 : چرخه محاسبه در مقابل پریود ساعت        
3- 3 : تبدیلات هم ارزی برای محاسبات ترکیبی        
3- 3- 1 : فرضیات مشترک        
3- 3- 2 : تجزیه تکراری        
3- 3- 3 : خط لوله ای کردن        
3- 3- 4 : همتاسازی        
3- 3- 5 : تسهیم سازی زمانی        
3- 3- 6 : تبدیل شرکت پذیری        
3- 3- 7 : تبدیلات جبری دیگر        
3- 3- 8 : خلاصه این بخش        
3- 4 : گزینه های موجود برای ذخیره سازی (حافظه) موقت داده        
3- 4- 1 : الگوهای دستیابی داده        
3- 4- 2 : ظرفیت های ذخیره سازی        
3- 4- 3 : سیم کشی و هزینه های رفتن به خارج از تراشه        
3- 4- 4 : نهفتگی (تأخیر زمانی) و زمانبندی        
3- 4- 5 : خلاصه این بخش        
3- 5 : تبدیلات هم ارزی برای محاسبات غیر بازگشتی        
3- 5- 1 : زمانبندی مجدد        
3- 5- 2 : بازبینی خط لوله        
3- 5- 3 : تبدیل انقباضی        
3- 5- 4 : بازبینی تجزیه تکراری و اشتراک زمانی        
3- 5- 5 : بازبینی همتاسازی        
3- 5- 6 : خلاصه این بخش        
3- 6 : تعمیم نگرش تبدیلی        
3- 6- 1 : تعمیم به سطوح دیگری از جزئیات        
3- 6- 2‌ : معماری های بیت- سریال        
3- 6- 3 : حساب توزیعی        
3- 6- 4 : تعمیم به سایر ساختارهای جبری        
3- 6- 5 : خلاصه این بخش        
        
فصل4: رویکردها در سلسله مراتب حافظه        
4- 1 : مقدمه        
4- 1- 1 : بررسی کارایی نهانگاه        
4- 1- 2 : چهار پرسش پیرامون سلسله مراتب حافظه        
4- 2 : کارایی حافظه        
4- 2- 1 : میانگین زمان دستیابی به حافظه و کارایی پردازنده        
4- 2- 2 : جریمه فقدان و پردازنده ها با اجرای خارج از ترتیب        
4- 3 : شش بهینه سازی اولیه و بنیادی نهانگاه        
4- 3- 1 : اولین بهینه سازی: اندازه بلوک بزرگتر برای کاهش نرخ فقدان        
4- 3- 2 : دومین بهینه سازی: نهانگاه های بزرگتر برای کاهش نرخ فقدان        
4- 3- 3 : سومین بهینه سازی: شرکت پذیری بالاتر برای کاهش نرخ فقدان        
4- 3- 4 : چهارمین بهینه سازی: نهانگاه های چند سطحی برای کاهش جریمه فقدان        
4- 3- 5 : پنجمین بهینه سازی: اولویت دادن به فقدان های خواندن پیش از نوشتن ها جهت کاهش        
دادن جریمه فقدان        
4- 3- 6 : ششمین بهینه سازی: اجتناب از ترجمه آدرس حین اندیس گذاری نهانگاه جهت کاهش         
دادن زمان اصابت        
4- 3- 7 : خلاصه بهینه سازی های پایه ای نهانگاه        
4- 4 : ده بهینه سازی پیشرفته کارایی نهانگاه        
4- 5 : حافظه مجازی        
4- 5- 1 : بررسی مجدد چهار پرسش سلسله مراتب حافظه        
4- 5- 2 : تکنیک ها برای ترجمه سریع آدرس        
4- 5- 3 : انتخاب یک اندازه صفحه        
4- 5- 4 : خلاصه حافظه مجازی و نهانگاه ها        
4- 6 : فناوری های حافظه و بهینه سازی ها        
4- 6- 1 : فناوری SRAM        
4- 6- 2 : فناوری DRAM        
4- 6- 3 : حافظه FLASH        
4- 7 : قرار دادن همه چیز باهم: سلسله مراتب حافظه در ARM Cortex-A8        
        
فصل5: موازیسازی سطح دستور و سطح نخ با مقدمه ای بر چندپردازنده ایها        
5- 1 : مقدمه        
5- 2 : مفاهیم پایه ای خط لوله ای کردن        
5- 2- 1 : بنیادهای یک مجموعه دستورالعمل RISC        
5- 2- 2 : یک پیاده سازی ساده از یک مجموعه دستورالعمل RISC        
5- 2- 3 : خط لوله پنج مرحله ای کلاسیک برای یک پردازنده RISC        
5- 2- 4 : موضوعات پایه ای کارایی در خط لوله ای        
5- 3 : هزاردهای خط لوله- مانع اصلی خط لوله ای کردن        
5- 3- 1 : کارایی خط لوله ها در ازای توقف ها        
5- 3- 2 : هزاردهای ساختاری        
5- 3- 3 : هزاردهای داده        
5- 3- 4 : هزاردهای انشعاب        
5- 4 : خط لوله چگونه پیاده سازی می شود؟        
5- 4- 1 : یک پیاده سازی ساده از MIPS        
5- 4- 2 : یک خط لوله ابتدایی برای MIPS        
5- 5 : چه چیزی خط لوله را برای پیاده سازی سخت می کند؟        
5- 5- 1 : اداره کردن استثناءها        
5- 5- 2 : پیچیدگی های مجموعه دستورالعمل        
5- 6 : قراردادن همه چیز باهم: خط لوله MIPS R4000        
5- 6- 1 : خط لوله ممیز شناور        
5- 6- 2 : کارایی خط لوله R4000        
5- 7 : موازیسازی سطح نخ        
5- 7- 1 : چندنخی کردن: بهره برداری از موازیسازی سطح نخ برای بهبود توان عملیاتی تک پردازنده        
5- 7- 2 : مقدمه ای بر چندپردازنده ایها        
5- 7- 3 : معماری چندپردازنده ای: موضوعات و رویکردها        
        
فصل6: موازیسازی سطح داده        
6- 1 : مقدمه        
6- 2 : معماری برداری        
6- 2- 1 : VMIPS        
6- 2- 2 : پردازنده های برداری چگونه کار می کنند: یک مثال        
6- 3 : بسط های مجموعه دستورالعمل SIMD برای چندرسانه ای        
6- 3- 1 : برنامه نویسی معماری های SIMD چندرسانه ای        
6- 3- 2 : مُدل کارایی بصری- سقفی!        
6- 4 : واحدهای پردازش گرافیک        
6- 4- 1 : برنامه نویسی GPU        
6- 4- 2 : ساختارهای محاسباتی NVIDIA GPU        
6- 4- 3 : معماری مجموعه دستورالعملNVIDIA GPU        
6- 4- 4 : ساختارهای حافظه NVIDIA GPU        
6- 4- 5 : ابداعات در معماری Fermi GPU        
6- 5 : قرار دادن همه چیز باهم: موبایل هوشمند درمقابل GPUهای سرور و Tesla دربرابر Core i7        
6- 5- 1 : مقایسه یک GPU و یک MIMD با SIMD چندرسانه ای        
        
واژه نامه        
        
فهرست منابع