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1概论 1

1.1计算机硬件 1

电子计算机的硬件组成 1

计算机的硬件典型结构 3

1.2计算机软件 3

软件的组成与分类 3

计算机语言 4

1.3计算机系统的层次结构 5

1.4计算机的基本工作原理 6

存储程序工作原理 6

计算机的工作过程 7

1.5计算机的性能 9

计算机的性能指标 9

计算机的性能评价 10

1.6计算机系统的分类 11

习题1 14

2运算方法和运算器 15

2.1数据信息的表示 15

数值型数据的表示 15

数的编码表示 18

数的定点和浮点表示 23

十进制数的二进制编码表示 25

2.2定点加减法运算 27

补码加法运算 27

补码减法运算 27

补码运算结果的溢出判断 28

补码加减运算的实现电路 29

2.3定点乘除运算 30

原码一位乘法 30

补码一位乘法 32

原码一位除法 34

补码一位除法 37

2.4浮点数的运算方法 38

2.5运算器的基本组成与实例 41

运算器的基本组成 41

算术逻辑运算单元 42

定点运算器举例 49

浮点运算器举例 53

2.6数据校验码 54

奇偶校验码 54

海明校验码 55

循环冗余校验码 58

习题2 59

3主存储器与存储体系 62

3.1存储器基本概念 62

存储器的分类 62

主存储器的主要技术指标 63

主存储器中数据的存放 64

存储系统的层次结构 66

3.2半导体存储器芯片的结构及工作原理 67

半导体随机存取存储器 67

半导体只读存储器 74

3.3半导体存储器的组成与控制 80

主存储器扩展 81

主存储器与CPU的连接 87

动态存储器的控制 89

3.4高速存储器 95

双端口存储器 95

多体交叉存储器 96

相联存储器 98

3.5Cache存储器 99

Cache系统基本结构 100

Cache存储器的地址映像 100

替换策略 104

Cache与主存的一致性问题 105

Pentium PC机的Cache 106

3.6虚拟存储器 108

实地址与虚地址 108

主存—Cache体系与主存—辅存体系的差别 108

页式、段式和段页式虚拟存储器 108

Pentium处理器的虚拟存储器 112

习题3 115

4指令系统 117

4.1指令格式 117

指令的四要素 117

指令的地址数目 117

指令的操作码 119

指令长度 120

4.2寻址方式 121

立即寻址方式 122

直接寻址方式 122

间接寻址 122

寄存器寻址 123

寄存器间接寻址 123

相对寻址方式 123

变址寻址方式 124

基址寻址方式 125

复合型寻址方式 125

4.3指令类型 126

数据传送指令 126

算术逻辑运算指令 127

移位操作指令 127

浮点运算指令 128

十进制运算指令 129

字符串处理指令 129

转移类指令 129

堆栈操作指令 130

输入／输出指令 130

其他指令 131

4.4复杂指令系统举例 131

CISC的主要特征 131

Pentium指令系统 132

4.5精简指令系统举例 134

RISC的主要特征 134

SPARC指令系统 134

习题4 136

5中央处理器 138

5.1控制器的基本概念 138

控制器的功能 138

控制器的基本组成 139

控制器的实现方法 140

5.2时序系统与控制方式 141

时序系统 141

时序控制方式 143

5.3指令的执行过程 144

CPU的基本功能元素 144

指令执行的基本过程 145

指令执行的微操作序列 146

5.4微程序控制原理 148

微程序控制的基本概念 148

实现微程序控制的基本原理 148

微指令编码法 152

微程序流的控制 156

微指令格式及执行方式 162

微程序设计技术的应用 165

5.5微程序设计举例 166

模型机硬件系统构成 166

模型机指令系统 168

微指令格式 170

微程序设计 172

5.6硬布线控制器 177

硬布线控制器与微程序控制器的比较 177

硬布线控制器设计步骤 177

硬布线控制器设计举例 178

5.7流水线处理技术 185

重叠控制和先行控制 185

流水线工作原理 188

5.8CPU举例 194

Pentium处理器 194

SPARC处理器 199

习题5 205

6输入／输出系统 208

6.1I／（）系统概述 208

I／（）系统的功能与组成 208

I／（）设备的编址 209

I／（）数据传送控制方式 210

6.2程序直接控制方式 211

无条件传送方式 211

条件传送方式 212

6.3程序中断控制方式 213

中断的基本概念 213

中断请求和中断判优 214

中断响应和中断处理 217

多重中断和中断屏蔽 219

程序中断方式接口的基本结构及工作过程 221

6.4直接存储器存取方式 221

DMA的基本概念 222

DMA控制器组成 222

DMA数据传送过程 224

6.5通道方式 224

通道的功能 225

通道的类型 225

通道结构的发展 226

6.6总线技术 227

总线通信控制 227

总线组成及总线仲裁方式 227

总线类型和总线标准 228

习题6 229

7外部设备 230

7.1外部设备概述 230

外部设备的分类 230

外部设备的作用 231

7.2磁记录原理与记录方式 231

磁表面存储器的读／写 232

磁表面存储器的技术指标 233

数据磁记录方式 234

7.3软盘存储器 238

软盘片及其记录格式 238

软盘驱动器 240

软盘控制器 241

7.4硬盘存储器 242

硬盘驱动器 242

硬盘控制器 245

磁盘阵列存储器 246

磁盘参数的计算 249

7.5光盘存储器 249

光盘的种类及盘片结构 250

光盘读／写原理 251

光盘存储器的主要性能指标 252

7.6键盘、鼠标器和触摸屏 253

键盘 253

鼠标器 257

触摸屏 257

7.7显示设备 259

显示设备的种类及有关概念 259

字符显示器 262

图形和图像显示 264

7.8打印机 265

打印机的种类 265

针式打印机 265

激光打印机 266

喷墨打印机 268

习题7 269

8计算机系统结构 271

8.1计算机系统结构的基本概念 271

计算机系统结构 271

提高计算机系统运行速度的方法 271

计算机系统结构中的并行性 273

8.2指令级并行处理器结构 274

超标量处理器 274

超级流水线处理器 275

超长指令字处理器 275

并行多线程处理器 276

8.3阵列处理器 277

阵列处理器的基本结构 277

阵列处理器的主要特点 278

阵列处理器的并行算法 279

阵列处理器的互联网络 279

8.4向量处理器 282

向量处理器的基本概念 282

向量处理器的基本结构及性能指标 283

向量操作长度控制和向量访问步长 284

向量处理方法 284

提高向量处理器流水线性能的方法 285

8.5多处理器系统 285

多处理器系统的基本结构 285

多处理器系统分类 287

多处理器的互联结构 287

多处理器Cache的一致性 289

8.6基于消息传递的多计算机系统 290

多计算机系统的基本概念 290

大规模并行处理器系统 291

工作站集群系统 292

消息传递软件包 292

8.7新型计算机系统结构 293

习题8 294

参考文献 295