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第1章 计算机系统原理概述 1

1.1 计算机元器件技术 2

1.1.1 机械计算机 2

1.1.2 电子计算机 3

1.1.3 计算机器件展望 4

1.2 计算机组成原理 7

1.2.1 计算机系统的功能部件 7

1.2.2 计算机的工作过程 9

1.2.3 Neumann原理 15

1.3 计算机操作系统 16

1.3.1 操作系统的概念与计算机系统结构 16

1.3.2 操作系统的功能 17

1.3.3 操作系统的结构类型 20

1.3.4 操作系统的类型 26

1.3.5 进程和重定位 28

1.4 现代计算机系统评价与发展 29

1.4.1 现代计算机的基本特征 29

1.4.2 计算机的性能 30

1.4.3 计算机系统结构的发展 31

习题 34

第2章 编码与运算基础 37

2.1 数值数据的二进制编码 38

2.1.1 二进制数与十进制数间的对应关系 38

2.1.2 二进制运算基础 39

2.1.3 八进制(Octal)和十六进制(Hexadecimal) 40

2.1.4 二十进制(BCD)码 41

2.1.5 机器数 42

2.1.6 机器数的浮点与定点表示法 46

2.2.1 加法器 47

2.2 运算逻辑基础 47

2.2.2 逻辑运算与逻辑电路 49

2.3 非数值数据的二进制编码 53

2.3.1 ASCII字符编码 53

2.3.2 汉字编码 54

2.3.3 多媒体数据编码 56

2.4 指令编码 58

2.4.1 指令的语法 59

2.4.2 指令的语义和指令的种类 59

2.5.1 奇偶检验码 60

2.5 数据检验码 60

2.5.2 汉明码 62

2.5.3 循环冗余检验码(CRC) 63

习题 65

第3章 I／O系统 71

3.1 外部设备 72

3.1.1 外部设备的分类 72

3.1.2 人机界面技术的进步 74

3.2.1 直接程序传送控制 77

3.2 I／O数据传送的控制 77

3.2.2 程序中断控制 79

3.2.3 DMA控制 89

3.2.4 通道控制 94

3.2.5 IOP和PPU 100

3.3 I／O接口 101

3.3.1 外部设备与主机的连接 101

3.3.2 缓冲技术 102

3.3.3 并行通信和并行接口 104

3.3.4 串行通信和串行接口 107

3.4.1 I／O设备分配的一般问题 111

3.4 设备分配 111

3.4.2 独占设备的分配——虚拟设备技术 113

3.4.3 共享设备的分配——磁盘调度策略 114

3.5 设备驱动程序 115

3.5.1 设备驱动程序的功能与结构 115

3.5.2 设备驱动程序接口标准 116

3.6 I／O系统结构 117

3.6.1 I／O系统的层次结构 117

3.6.2 UNIX／Linux的设备管理 118

3.6.3 Windows2000／XP的I／O系统 119

习题 121

第4章 总线 123

4.1 总线概述 124

4.1.1 总线及其类型 124

4.1.2 总线通信的定时方式 125

4.1.3 总线的组成与仲裁 127

4.1.4 总线特性与性能指标 130

4.1.5 总线结构 133

4.2 系统总线 136

4.2.1 ISA总线 136

4.2.3 EISA总线 137

4.2.2 微通道结构MCA 137

4.3 局部总线 138

4.3.1 VL-Bus局部总线 138

4.3.2 PCI局部总线 140

4.3.3 AGP总线 141

4.4 设备总线 142

4.4.1 RS-232C／RS-449串行接口标准 142

4.4.2 IDE接口与SCSI总线 144

4.4.3 USB总线 146

4.4.4 IEEE1394总线 147

习题 149

第5章 存储系统 151

5.1 分级存储体系的形成 152

5.1.1 对存储系统的性能要求 152

5.1.2 存储系统的分级结构 154

5.2 主存储器的组成 157

5.2.1 半导体记忆元件 157

5.2.2 主存储器结构 160

5.2.3 并行存储结构 167

5.3 存储管理 169

5.3.1 连续分配存储管理 170

5.3.2 内存扩充技术——覆盖和交换 172

5.3.3 不连续分配——页式和段式存储管理 173

5.3.4 虚拟存储器 177

5.4 cache 180

5.4.1 cache的特点 180

5.4.2 cache的读／写过程 180

5.4.3 cache结构和工作原理 181

5.5 辅助存储器 182

5.5.1 辅助存储器的主要技术指标 183

5.5.2 磁表面存储原理 184

5.5.3 磁盘存储器 187

5.5.4 磁盘阵列RAID 193

5.5.5 磁带存储器 194

5.5.6 光盘存储器 195

5.5.7 闪速存储器 201

5.6 文件系统 201

5.6.1 文件的逻辑结构与物理结构 201

5.6.2 文件的控制结构和目录 205

5.6.3 文件保护 206

5.6.4 文件系统结构 207

习题 208

第6章 处理器及其管理 213

6.1 指令系统 214

6.1.1 指令系统的意义 214

6.1.2 机器语言与汇编语言 215

6.1.3 寻址方式 217

6.1.4 80x86和PentiumCPU 中的可编程寄存器 223

6.1.5 数据传送指令 225

6.1.6 算术运算指令 227

6.1.7 逻辑指令 228

6.1.8 串操作指令 229

6.1.9 程序控制指令 229

6.2 控制器基本逻辑 230

6.2.1 指令的时序 230

6.2.2 控制器的基本组成 233

6.2.3 组合逻辑控制器 234

6.2.4 微程序控制器 237

6.3 流水线技术 242

6.3.1 提高计算机处理能力的基本思路 242

6.3.2 流水线结构 243

6.3.3 流水线中的访存冲突和相关处理 246

6.3.4 流水线中的多发射技术 249

6.3.5 Pentium CPU 252

6.4 RISC处理器 255

6.4.1 CISC与RISC 255

6.4.2 RISC技术要点 258

6.4.3 Power PC 263

6.4.4 RISC，CISC和VLIW技术的融合 264

6.5.1 阵列处理机的特点与结构 266

6.5 阵列处理机 266

6.5.2 并行系统中的存储组织 268

6.6 进程及处理机管理 269

6.6.1 计算机中的并行处理技术与进程的引入 269

6.6.2 进程的特征 272

6.6.3 进程模型与进程描述 273

6.6.4 进程调度 276

6.6.5 进程通信 278

6.6.6 线程 285

习题 288

参考文献 295