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第1章 计算机系统概述 1

1.1 计算机组成的任务 1

1.2 计算机的硬件系统构成 2

1.2.1 计算机的基本硬件组成 2

1.2.2 计算机的主要性能指标 3

1.3 计算机的软件系统构成 4

1.3.1 计算机的语言 4

1.3.2 计算机的软件 5

1.4 计算机系统的层次结构特征 5

1.5 电子计算机的发展简史 7

习题 8

第2章 计算机的数据表示 9

2.1 字符数据的表示 9

2.2 逻辑数据的表示 10

2.3 校验码 12

2.3.1 码距与校验位的概念 12

2.3.2 奇偶校验码 13

2.3.3 海明校验码 13

2.3.4 循环冗余校验码 16

2.4 数值数据的表示 19

2.4.1 数的二进制真值表示 19

2.4.2 用BCD码表示十进制数 20

2.4.3 定点数的表示 21

2.4.4 浮点数的表示 25

习题 28

第3章 运算方法和运算部件 29

3.1 定点加减法运算 29

3.1.1 补码加减法运算 29

3.1.2 行波进位补码加法／减法器 32

3.2 定点乘法运算 34

3.2.1 原码一位乘法 34

3.2.2 补码一位乘法 35

3.2.3 阵列乘法器 37

3.3 定点除法运算 40

3.3.1 原码一位除法 40

3.3.2 补码一位除法 43

3.3.3 阵列除法器 46

3.4 定点运算器的组成与结构 47

3.4.1 逻辑运算与移位操作 47

3.4.2 算术逻辑单元的功能设计 48

3.4.3 定点运算器的基本结构 51

3.5 浮点运算 53

3.5.1 浮点加法、减法运算 53

3.5.2 浮点乘法、除法运算 57

3.5.3 浮点运算部件 58

习题 58

第4章 存储器系统 60

4.1 概述 60

4.1.1 存储器分类 60

4.1.2 存储器系统的层次结构 61

4.2 主存储器 62

4.2.1 静态随机读写存储器 63

4.2.2 动态随机读写存储器 67

4.2.3 只读存储器 73

4.2.4 存储器与CPU的连接 76

4.2.5 可并行访问的存储器 85

4.3 高速缓冲存储器 88

4.3.1 cache的工作原理 88

4.3.2 地址映射与地址转换 90

4.3.3 cache的块替换策略 96

4.3.4 cache的写策略 98

4.3.5 多cache结构 99

4.4 虚拟存储器 101

4.4.1 虚拟存储器概述 101

4.4.2 页式虚拟存储器 102

4.4.3 段式虚拟存储器 104

4.4.4 段页式虚拟存储器 106

4.4.5 快表技术 108

习题 111

第5章 指令系统 114

5.1 指令系统概述 114

5.2 指令格式及其设计 115

5.2.1 指令的基本格式 115

5.2.2 指令的操作数类型和操作类型 116

5.2.3 寻址方式 118

5.2.4 指令操作码的设计 122

5.2.5 指令地址码的设计 125

5.2.6 指令格式举例 127

5.3 精简指令系统计算机 131

5.3.1 从CISC到RISC 131

5.3.2 RISC的主要特点 132

习题 133

第6章 中央处理器 136

6.1 CPU的功能和组成 136

6.1.1 CPU的主要功能 136

6.1.2 CPU的基本组成和结构 136

6.2 指令周期 140

6.2.1 指令周期的基本概念 140

6.2.2 指令周期分析举例 141

6.2.3 指令周期流程图 143

6.3 时序信号和时序产生器 144

6.3.1 时序信号的基本概念 144

6.3.2 控制器的控制方式 146

6.3.3 时序产生器的组成及工作原理 147

6.4 硬布线控制器 151

6.4.1 硬布线控制器的结构及工作原理 151

6.4.2 控制信号的设计 152

6.4.3 指令周期控制 153

6.5 微程序控制器 155

6.5.1 微程序控制原理 155

6.5.2 微指令的格式 160

6.5.3 水平型微指令的编码方法 162

6.5.4 微程序的执行顺序控制 164

6.5.5 动态微程序设计 168

6.6 指令流水线 169

6.6.1 并行处理的概念 169

6.6.2 指令流水线的工作原理 170

6.6.3 多功能流水线 172

6.6.4 流水线的性能指标 174

6.6.5 影响指令流水线性能的主要因素 175

6.6.6 提高指令级并行度的技术 179

6.6.7 典型流水处理器举例 180

习题 183

第7章 系统总线 186

7.1 总线概述 186

7.1.1 总线的基本概念 186

7.1.2 总线的特性及性能指标 187

7.2 总线结构 188

7.2.1 总线的结构类型 188

7.2.2 总线结构实例 189

7.2.3 总线接口 190

7.3 总线仲裁 191

7.3.1 集中式仲裁 191

7.3.2 分布式仲裁 193

7.4 总线操作的定时方式 194

7.4.1 同步定时方式 194

7.4.2 异步定时方式 195

7.5 总线标准 196

习题 197

第8章 输入输出系统 198

8.1 输入输出系统概述 198

8.2 输入设备 199

8.2.1 键盘 199

8.2.2 鼠标 200

8.2.3 触摸屏 201

8.2.4 扫描仪 201

8.3 输出设备 202

8.3.1 显示器 202

8.3.2 打印机 208

8.4 辅助存储器 212

8.4.1 磁记录原理与记录方式 213

8.4.2 硬磁盘存储器 216

8.4.3 磁盘阵列存储器 223

8.4.4 光盘存储器 228

8.5 输入输出接口 233

8.5.1 输入输出接口的功能和基本结构 233

8.5.2 I/O端口的编址方式 235

8.6 输入输出数据传送方式 235

8.6.1 程序查询方式 236

8.6.2 程序中断方式 238

8.6.3 直接存储器访问方式 250

8.6.4 I/O通道方式 255

8.6.5 I/O处理机方式 262

习题 262

参考文献 266