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第一章 计算机系统概论 1

1.1 计算机的分类和应用 1

1.1.1 计算机的分类 1

1.1.2 计算机的应用 2

1.2 计算机的硬件 7

1.2.1 数字计算机的硬件组成 7

1.2.2 计算机系统结构的过去和未来 13

1.3 计算机的软件 14

1.3.1 软件的组成与分类 14

1.3.2 软件的发展演变 14

1.4 计算机系统的层次结构 16

1.4.1 多级组成的计算机系统 16

1.4.2 软件与硬件的逻辑等价性 16

本章小结 17

习题 18

第二章 运算方法和运算器 19

2.1 数据与文字的表示方法 19

2.1.1 数据格式 19

2.1.2 数的机器码表示 23

2.1.3 字符与字符串的表示方法 27

2.1.4 汉字的表示方法 29

2.1.5 校验码 30

2.2 定点加法、减法运算 31

2.2.1 补码加法 31

2.2.2 补码减法 32

2.2.3 溢出概念与检测方法 33

2.2.4 基本的二进制加法/减法器 35

2.2.5 十进制加法器 36

2.3.1 原码并行乘法 37

2.3 定点乘法运算 37

2.3.2 补码并行乘法 42

2.4 定点除法运算 45

2.4.1 原码除法算法原理 45

2.4.2 并行除法器 46

2.5 定点运算器的组成 49

2.5.1 逻辑运算 49

2.5.2 多功能算术/逻辑运算单元 51

2.5.3 内部总线 56

2.5.4 定点运算器的基本结构 57

2.6 浮点运算方法和浮点运算器 59

2.6.1 浮点加法、减法运算 59

2.6.2 浮点乘法、除法运算 61

2.6.3 浮点运算流水线 64

2.6.4 浮点运算器实例 67

本章小结 69

习题 69

第三章 存储系统 71

3.1 存储器概述 71

3.1.1 存储器分类 71

3.1.2 存储器的分级结构 72

3.1.3 主存储器的技术指标 72

3.2 随机读写存储器 73

3.2.1 SRAM存储器 73

3.2.2 DRAM存储器 80

3.2.3 主存储器组成实例 86

3.2.4 高性能的主存储器 88

3.3 只读存储器和闪速存储器 90

3.3.1 只读存储器 91

3.3.2 闪速存储器 94

3.4 高速存储器 97

3.4.1 双端口存储器 98

3.4.2 多模块交叉存储器 100

3.4.3 相联存储器 104

3.5 cache存储器 105

3.5.1 cache基本原理 105

3.5.2 主存与cache的地址映射 107

3.5.3 替换策略 111

3.5.4 cache的写操作策略 112

3.5.5 奔腾PC机的cache 113

3.6 虚拟存储器 115

3.6.1 虚拟存储器的基本概念 115

3.6.2 页式虚拟存储器 116

3.6.3 段式虚拟存储器 117

3.6.4 段页式虚拟存储器 117

3.6.5 替换算法 119

3.6.6 虚拟存储器实例 120

3.7 存储保护 122

3.7.1 存储区域保护 122

3.7.2 访问方式保护 124

本章小结 124

习题 125

第四章 指令系统 127

4.1 指令系统的发展与性能要求 127

4.1.1 指令系统的发展 127

4.1.2 对指令系统性能的要求 127

4.1.3 低级语言与硬件结构的关系 128

4.2 指令格式 129

4.2.1 操作码 129

4.2.2 地址码 130

4.2.4 指令助记符 131

4.2.3 指令字长度 131

4.2.5 指令格式举例 132

4.3 指令和数据的寻址方式 134

4.3.1 指令的寻址方式 134

4.3.2 操作数寻址方式 135

4.3.3 寻址方式举例 138

4.4 堆栈寻址方式 142

4.4.1 串联堆栈 142

4.4.2 存储器堆栈 143

4.5 典型指令 145

4.5.1 指令的分类 145

4.5.2 基本指令系统 146

4.5.3 精简指令系统 148

本章小结 148

习题 151

第五章 中央处理器 153

5.1 CPU的功能和组成 153

5.1.1 CPU的功能 153

5.1.2 CPU的基本组成 153

5.1.3 CPU中的主要寄存器 154

5.1.4 操作控制器与时序产生器 156

5.2 指令周期 157

5.2.1 指令周期的基本概念 157

5.2.2 CLA指令的指令周期 158

5.2.3 ADD指令的指令周期 159

5.2.4 STA指令的指令周期 162

5.2.5 NOP指令和JMP指令的指令周期 164

5.2.6 用方框图语言表示指令周期 164

5.3.1 时序信号的作用和体制 167

5.3 时序产生器和控制方式 167

5.3.2 时序信号产生器 168

5.3.3 控制方式 171

5.4 微程序控制器 172

5.4.1 微命令和微操作 172

5.4.2 微指令和微程序 173

5.4.3 微程序控制器原理框图 174

5.4.4 微程序举例 175

5.4.5 CPU周期与微指令周期的关系 177

5.4.6 机器指令与微指令的关系 178

5.5 微程序设计技术 179

5.5.1 微命令编码 180

5.5.2 微地址的形成方法 181

5.5.3 微指令格式 182

5.5.4 动态微程序设计 183

5.6 硬布线控制器 184

5.7 传统CPU 186

5.7.1 M6800 CPU 186

5.7.2 Intel 8088 CPU 187

5.7.3 IBM 370系列CPU 189

5.7.4 Intel 80486 CPU 190

5.8 流水CPU 191

5.8.1 并行处理技术 191

5.8.2 流水CPU的结构 192

5.8.3 流水线中的主要问题 194

5.8.4 奔腾CPU 195

5.9 RISC CPU 198

5.9.1 RISC机器的特点 198

5.9.2 RISC CPU实例 199

5.10.1 多媒体技术的主要问题 203

5.10 多媒体CPU 203

5.10.2 MMX技术 204

5.10.3 动态执行技术 207

本章小结 208

习题 209

第六章 总线系统 212

6.1 总线的概念和结构形态 212

6.1.1 总线的基本概念 212

6.1.2 总线的连接方式 213

6.1.3 总线结构对计算机系统性能的影响 215

6.1.4 总线的内部结构 216

6.1.5 总线结构实例 217

6.2 总线接口 218

6.2.1 信息的传送方式 218

6.2.2 接口的基本概念 220

6.3 总线的仲裁、定时和数据传送模式 221

6.3.1 总线的仲裁 221

6.3.2 总线的定时 223

6.3.3 总线数据传送模式 225

6.4 PCI总线 226

6.4.1 多总线结构 226

6.4.2 PCI总线信号 227

6.4.3 总线周期类型 229

6.4.4 总线周期操作 230

6.4.5 总线仲裁 231

6.5 ISA总线和Futurebus+总体 231

6.5.1 ISA总线 231

6.5.2 Futurebus+总线 233

本章小结 234

习题 235

第七章 外围设备 237

7.1 外围设备概述 237

7.1.1 外围设备的一般功能 237

7.1.2 外围设备的分类 237

7.2 显示设备 238

7.2.1 显示设备的分类与有关概念 238

7.2.2 字符/图形显示器 240

7.2.3 图像显示设备 243

7.2.4 IBM PC系列机的显示系统 244

7.3 输入设备和打印设备 247

7.3.1 输入设备 247

7.3.2 打印设备 249

7.4 硬磁盘存储设备 251

7.4.1 磁记录原理与记录方式 251

7.4.2 硬磁盘机的基本组成和分类 255

7.4.3 硬磁盘驱动器和控制器 256

7.4.4 磁盘上信息的分布 257

7.4.5 磁盘存储器的技术指标 258

7.5 软磁盘存储设备 260

7.5.1 软磁盘存储器与硬磁盘存储器的异同 260

7.5.2 软磁盘片 260

7.5.3 软盘的记录格式 261

7.5.4 软磁盘驱动器和控制器 262

7.6 磁带存储设备 263

7.6.1 磁带机的分类和结构 263

7.6.2 磁带的记录格式 264

7.7 光盘存储设备 265

7.7.1 光盘的分类 265

7.7.2 CD-ROM光盘 266

本章小结 268

7.7.3 CD-ROM驱动器及其接口 268

习题 269

第八章 输入输出系统 272

8.1 外围设备的定时方式与信息交换方式 272

8.1.1 外围设备的定时方式 272

8.1.2 信息交换方式 273

8.2 程序中断方式 275

8.2.1 中断的基本概念 275

8.2.2 程序中断方式的基本接口 277

8.2.3 单级中断 278

8.2.4 多级中断 280

8.2.5 中断控制器 283

8.2.6 pentium中断机制 284

8.3.1 DMA的基本概念 286

8.3 DMA方式 286

8.3.2 DMA传送方式 287

8.3.3 基本的DMA控制器 288

8.3.4 选择型和多路型DMA控制器 291

8.4 通道方式 294

8.4.1 通道的功能 294

8.4.2 通道的类型 296

8.4.3 通道结构的发展 298

8.5 通用I/O标准接口 298

8.5.1 并行I/O标准接口SCSI 298

8.5.2 串行I/O标准接口IEEE1394 299

本章小结 302

习题 303

附录 (计算机组成原理)(第三版)配套教材与教学设备 305

参考文献 306