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《高端容错计算机设计与实现》作者王恩东、胡 雷钧、张东、陈继承根据浪潮天梭K1高端容错计算机 系统的研制经历,以高端容错计算机的基本原理为主 ,结合具体实现,详细论述高端容错计算机体系结构 技术、容错技术、软硬件系统实现技术及系统评测方 法等。全书共7章,主要包括:高端容错计算机发展 历史、关键技术演进及设计原则,高端容错计算机体 系结构设计中的缓存一致性协议技术、互连网络技术 及体系结构模拟评估技术,高端容错计算机容错技术 的基本理论及容错设计方法,高端容错计算机硬件系 统组成和设计方法,高端容错计算机软件系统组成和 设计方法,高端容错计算机系统评测技术,以及高端 容错计算机未来发展。
本书可作为高校计算机科学与技术专业研究生的 教材,也可供科研机构的研究人员以及企业开发人员 参考。
王恩东,研究员,中国计算机学会会士,现任中国计算机学会副理事长、高效能服务器与存储技术**重点实验室主任、浪潮集团首席科学家。一直从事服务器系统结构设计、技术创新研究和工程实现工作,是我国高端容错计算机技术领域带头人和产业开拓者,主要研究方向为计算机体系结构、缓存一致性协议、云计算、存储系统等。主持设计的我国首台32路通用高端容错计算机系统在金融、能源、公安等行业得到广泛应用并列入银监会等四部委联合发布的国产化替代计划,为**基础设施信息系统安全可控提供了关键支撑。主持完成9项“973计划”、“863计划”等***课题,发表论文22篇,出版专著2部,授权中国和美国发明专利23项。获**科技进步奖一等奖1项,二等奖2项,曾获何梁何利基金科学与技术创新奖、山东省科学技术*高奖,是“863计划”先进计算主题专家、“核高基”重大专项总体组专家。入选新世纪百千万人才工程***人选,获得**高层次人才特殊支持计划科技创新领军人才等称号。 胡雷钧,研究员,中国计算机学会**会员,现任高效能服务器与存储技术**重点实验室副主任兼浪潮电子信息股份有限公司副总经理,国务院特殊津贴专家,山东省有突出贡献中青年专家。一直从事国产高性能服务器、高端容错计算机、存储系统和大数据研发及产业化工作,主要研究方向为服务器系统、海量存储、大数据等。完成“863计划”3项,“核高基”项目2项。获得**科技进步奖一等奖1项,二等奖2项,山东省科技进步奖4项。 张东,教授级**工程师,现任浪潮集团系统软件总监。一直从事系统软件研发工作,主要研究方向为操作系统和云计算系统软件。参与完成国内**64位操作系统研制,主持完成中标普华系列桌面和服务器操作系统研制,作为软件团队负责人参与国内首台32路高端容错计算机研制,主持完成国内**UNIx操作系统、**云计算数据中心操作系统研制。主持和参与完成操作系统、云计算方向***课题10余项;获***科技进步奖一等奖1项,省部级科技进步奖一等奖3项,二等奖1项。 陈继承,工学博士,**工程师,中国计算机学会体系结构专委会委员,现任高效能服务器与存储技术**重点实验室副主任。一直从事计算机体系和处理器研发工作,主要研究方向为计算机体系结构、缓存一致性协议和芯片设计等。先后参与完成16位DsP处理器、32位超标量DsP处理器、高端容错计算机体系结构、缓存一致性协议协同芯片等设计,完成“973计划”课题2项,“863计划”课题2项,“核高基”项目1项。获**科技进步奖一等奖1项,入选济南市首批引进高层次创新创业引进人才,获得泉城学者等荣誉称号。
**章 高端容错计算机概述
1.1 计算机分类与应用领域
1.1.1 计算机分类
1.1.2 高端容错计算机应用领域
1.2 高端容错计算机发展历史
1.2.1 1940年代到1950年代
1.2.2 1960年代到1970年代
1.2.3 1980年代到1990年代
1.2.4 2000年以后
1.3 高端容错计算机关键技术演进
1.3.1 处理器技术演进
1.3.2 处理器协同技术演进
1.3.3 处理器总线技术演进
1.3.4 存储器技术演进
1.3.5 操作系统技术演进
1.3.6 容错理论与技术演进
1.4 高端容错计算机设计原则
1.4.1 性能设计原则
1.4.2 可靠性设计原则
1.5 小结
参考文献
第2章 高端容错计算机体系结构技术
2.1 高端容错计算机体系结构设计的挑战
2.2 缓存一致性技术
2.2.1 支持缓存一致性的硬件结构——一致性控制器
2.2.2 基于监听的一致性协议
2.2.3 基于目录的一致性协议
2.2.4 缓存一致性协议消息的维序性
2.2.5 协议范例
2.2.6 多级缓存一致性协议
2.3 互连网络
2.3.1 拓扑结构
2.3.2 路由算法
2.3.3 流量控制
2.3.4 死锁与活锁
2.3.5 互连网络容错
2.3.6 性能评估指标
2.3.7 案例分析
2.4 体系结构评估技术
2.4.1 体系结构硬件仿真技术
2.4.2 体系结构软件模拟技术
2.5 体系结构案例分析
2.6 小结
参考文献
第3章 高端容错计算机容错技术
3.1 容错技术概述
3.2 容错计算技术
3.2.1 硬件冗余
3.2.2 软件冗余
3.2.3 时间冗余
3.2.4 信息冗余
3.3 高端容错计算机容错实现方法
3.3.1 芯片组容错设计
3.3.2 硬件系统容错设计
3.3.3 操作系统容错设计
3.3.4 虚拟资源容错设计
3.3.5 系统级容错设计
3.4 小结
参考文献
第4章 高端容错计算机硬件系统
4.1 高端容错计算机硬件系统概述
4.1.1 硬件系统组成
4.1.2 硬件系统设计挑战
4.2 高端容错计算机芯片组设计
4.2.1 芯片组概述
4.2.2 协同芯片组设计技术
4.2.3 协同芯片组验证技术
4.3 高端容错计算机硬件子系统设计
4.3.1 硬件子系统概述
4.3.2 计算处理子系统
4.3.3 I/O子系统
4.3.4 互连子系统
4.3.5 监控管理子系统
4.3.6 关键设计技术
4.4 高端容错计算机基础架构子系统设计
4.4.1 基础架构子系统概述
4.4.2 结构子系统
4.4.3 散热子系统
4.4.4 电源子系统
4.5 小结
参考文献
第5章 高端容错计算机软件系统
5.1 高端容错计算机软件系统概述
5.1.1 高端容错计算机软件系统组成
5.1.2 高端容错计算机软件系统设计挑战
5.2 高端容错计算机BIOS设计
5.2.1 高端容错计算机BIOS概述
5.2.2 高端容错计算机BIOS设计技术
5.3 高端容错计算机操作系统设计
5.3.1 高端容错计算机操作系统概述
5.3.2 高端容错计算机操作系统设计技术
5.3.3 UNIX操作系统
5.4 高端容错计算机监控管理系统设计
5.4.1 监控管理系统概述
5.4.2 高端容错计算机监控管理系统架构设计
5.4.3 高端容错计算机监控管理系统软件实现
5.5 高端容错计算机应用生态环境
5.5.1 高端容错计算机应用生态环境概述
5.5.2 高端容错计算机基础软件应用状况
5.5.3 高端容错计算机工具软件及系统软件应用状况
5.6 小结
参考文献
第6章 高端容错计算机系统评测
6.1 性能评测
6.1.1 基本性能指标
6.1.2 基准程序
6.2 可用性评测
6.2.1 可用性的概念与数学描述
6.2.2 可用性的分级
6.2.3 可用性评价方法与模型
6.2.4 故障注入技术
6.2.5 可用性评测实例
6.3 小结
参考文献
第7章展望