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第1章 计算机系统概论 1

1．1计算机的分类、发展与应用 1

1．1．1计算机的分类 2

1．1．2计算机的发展概况 2

1．1．3计算机的应用 5

1．2计算机的基本组成 8

1．2．1计算机硬件 8

1．2．2计算机软件 13

1．2．3软件与硬件的逻辑等价性 16

1．3计算机系统的概念 16

1．3．1计算机系统的层次结构 16

1．3．2计算机系统的三个术语 17

1．3．3计算机体系结构的分类 18

习题 20

第2章 运算方法和运算器 22

2．1数据信息的表示 22

2．1．1数值数据的表示 22

2．1．2非数值数据的表示 34

2．1．3数据信息的校验 40

2．2定点运算和定点运算器 42

2．2．1定点加、减法运算 42

2．2．2定点乘、除法运算 44

2．2．3逻辑运算 45

2．2．4定点运算器的组成 46

2．3浮点运算和浮点运算器 50

2．3．1浮点数的加、减法运算 50

2．3．2浮点数的乘、除法运算 55

2．3．3浮点运算流水线 55

2．3．4浮点运算器实例 59

习题 61

第3章 存储系统 63

3．1存储器概述 63

3．1．1基本概念 63

3．1．2存储器的分类 63

3．1．3存储器的分级结构 64

3．1．4存储器的基本构成 65

3．2半导体存储器芯片 66

3．2．1随机读写存储器 66

3．2．2只读存储器 66

3．3主存储器 68

3．3．1主存储器的技术指标 68

3．3．2主存储器的基本组成 69

3．3．3主存储器的扩展 70

3．4高速存储器 72

3．4．1双端口存储器 72

3．4．2多模块交叉存储器 72

3．4．3相联存储器 75

3．5高速缓冲存储器 76

3．5．1 cache基本原理 76

3．5．2地址映射 78

3．5．3替换策略 79

3．5．4写操作策略 80

3．5．5 Pentium PC机的cache 81

3．6虚拟存储器 81

3．6．1虚拟存储器基本原理 81

3．6．2页式虚拟存储器 83

3．6．3段式虚拟存储器 84

3．6．4段页式虚拟存储器 85

3．6．5替换算法 86

3．6．6 Pentium PC机的虚拟地址模式 86

3．7存储保护 87

3．7．1存储区域保护 87

3．7．2访问方式保护 89

习题 89

第4章 指令系统 92

4．1指令系统概述 92

4．1．1指令系统的发展 92

4．1．2指令系统的性能要求 93

4．2指令格式 93

4．2．1操作码 94

4．2．2地址码 94

4．2．3指令字长度 95

4．2．4指令助记符 96

4．3指令分类 96

4．4寻址方式 98

4．4．1指令寻址方式 98

4．4．2操作数寻址方式 99

4．4．3堆栈寻址方式 104

4．5指令系统实例 107

4．5．1 8086／8088指令系统 107

4．5．2 Pentium指令系统 109

4．5．3 Pentium 4指令系统 109

4．5．4 Core 2指令系统 110

习题 111

第5章 中央处理器 113

5．1 CPU的功能和组成 113

5．1．1 CPU的基本功能 114

5．1．2 CPU的基本组成 114

5．1．3 CPU中的主要寄存器 115

5．1．4操作控制器和时序发生器 117

5．2 CPU的工作过程 118

5．2．1指令的执行过程 118

5．2．2指令周期 119

5．2．3时序发生器 124

5．2．4控制方式 125

5．3操作控制器 126

5．3．1组合逻辑控制器 126

5．3．2微程序控制器 127

5．3．3组合逻辑控制器与微程序控制器的比较 132

5．4 CPU新技术 132

5．4．1并行处理技术概述 132

5．4．2流水线技术 133

5．4．3 SIM技术 139

5．4．4 RISC技术 142

5．4．5超线程／多核技术 144

5．4．6动态执行技术 145

5．4．7低功耗管理技术 148

5．5 CPU实例 150

5．5．1 8086／8088 CPU 150

5．5．2 Pentium CPU 151

5．5．3 Pentium 4 CPU 154

5．5．4 Core 2 CPU 156

习题 158

第6章 总线系统 161

6．1总线系统概述 161

6．1．1总线的基本概念 161

6．1．2总线的内部结构 163

6．1．3总线接口 165

6．1．4总线的连接方式 166

6．2总线的控制与通信 169

6．2．1总线的控制 169

6．2．2总线的通信 171

6．2．3信息传送方式 172

6．3总线系统实例 174

6．3．1 ISA总线 174

6．3．2 PCI总线 175

6．3．3 AGP总线 176

6．3．4 PCI Express总线 177

习题 179

第7章 输入输出（I／O）系统 180

7．1输入输出控制方式 180

7．2程序中断方式 182

7．2．1中断的基本概念 182

7．2．2单级中断与多级中断 182

7．2．3中断控制器 183

7．3 DMA方式 185

7．3．1 DMA基本概念 185

7．3．2基本的DMA控制器 185

7．3．3选择型和多路型DMA控制器 187

7．4通道方式 188

7．4．1通道的功能 188

7．4．2通道的工作过程 190

7．4．3通道的类型 190

7．5通用I／O接口 191

7．5．1 RS-232接口 191

7．5．2 IDE接口 192

7．5．3 SATA接口 193

7．5．4 USB接口 194

7．5．5 SCSI接口 195

7．5．6 IEEE-1394接口 196

习题 197

第8章 并行计算机系统 198

8．1并行性的概念 198

8．1．1并行性分类 199

8．1．2提高并行性的技术途径 200

8．1．3并行性的发展 200

8．1．4并行计算机体系结构分类 201

8．2向量处理机 202

8．2．1向量处理的基本概念 202

8．2．2向量处理机的结构 204

8．3阵列处理机 209

8．3．1阵列处理机的操作模型和特点 209

8．3．2阵列处理机的基本结构 210

8．4多处理机系统 212

8．4．1多处理机系统的特点和分类 212

8．4．2多处理机的cache一致性 215

8．4．3多处理机系统实例 216

8．5机群系统 217

8．5．1机群的定义 217

8．5．2机群的优缺点 218

8．5．3机群的分类 219

8．5．4机群的体系结构 219

8．6网格计算 220

习题 221

参考文献 222