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第1章 绪论 1

1.1计算机的发展史 1

1.1.1发展经历 1

1.1.2摩尔定律 2

1.2计算机的基本组成 3

1.2.1硬件系统 3

1.2.2软件系统 6

1.3计算机的分类及性能描述 7

1.3.1计算机的分类 7

1.3.2计算机的性能描述 9

习题 13

第2章 计算机中的数据表示 15

2.1数据编码 15

2.1.1数值数据的定点表示 15

2.1.2数值数据的浮点表示 21

2.1.3 BCD码 25

2.2非数值数据的编码 27

2.2.1 ASCII码 27

2.2.2汉字编码 29

2.3检错与纠错编码 31

2.3.1奇偶校验码 31

2.3.2海明码 33

2.3.3循环冗余校验码 35

习题 36

第3章 运算方法与运算器 40

3.1定点数运算 40

3.1.1加减运算 40

3.1.2乘法运算 46

3.1.3除法运算 53

3.2算术逻辑单元 57

3.2.1典型算术逻辑单元 57

3.2.2 74181级联工作 58

3.2.3运算器的结构 59

3.3浮点运算 60

3.3.1浮点加减运算 60

3.3.2浮点乘除运算 63

习题 66

第4章 指令系统 68

4.1指令格式 68

4.1.1概述 68

4.1.2指令格式描述 69

4.1.3指令设计 71

4.2寻址方式 73

4.2.1主存中数据存储方式 73

4.2.2寻址方式 73

4.3指令系统 80

4.3.1传送指令 80

4.3.2算术运算指令 81

4.3.3逻辑运算指令 83

4.3.4移位及循环移位指令 84

4.3.5程序控制指令 85

4.3.6处理器控制指令 86

4.4精减指令集计算机 87

4.4.1指令系统的从简到繁 87

4.4.2精减指令集计算机的特点 87

习题 88

第5章 中央处理器 91

5.1 CPU的结构 91

5.1.1 CPU的功能 91

5.1.2构成CPU的主要部件 92

5.2指令系统设计 94

5.2.1设计CPU的寻址方式 94

5.2.2指令的设计 95

5.3 CPU执行指令的过程 99

5.3.1指令时序 99

5.3.2指令执行过程分析 101

5.4 CPU的部件设计 107

5.4.1组合逻辑控制器的结构 107

5.4.2组合逻辑控制器的实现 112

5.4.3微程序控制器设计 113

习题 122

第6章 流水线技术 126

6.1概述 126

6.1.1流水线的概念 126

6.1.2流水线的分类 128

6.2流水线的性能分析 131

6.2.1吞吐率 131

6.2.2加速比 134

6.2.3效率 134

6.3流水线中的相关 137

6.3.1概述 137

6.3.2结构相关 137

6.3.3数据相关 139

6.3.4控制相关 142

6.4其他有关技术 144

6.4.1超标量处理机 144

6.4.2超流水线处理机 144

6.4.3超标量超流水线处理机 146

6.4.4超长指令字处理机 146

习题 147

第7章 存储系统 148

7.1存储系统概述 148

7.1.1存储系统的层次结构 148

7.1.2存储器分类 148

7.1.3存储器的性能指标 149

7.2内部存储器（主存储器） 150

7.2.1随机读写存储器 150

7.2.2主存储器的组成及接口 153

7.2.3只读存储器 159

7.2.4动态读写存储器DRAM 163

7.2.5相联存储器 165

7.3高速缓冲存储器 166

7.3.1工作原理 166

7.3.2替换算法 171

7.3.3主存-cache内容的一致性问题 173

7.3.4 cache性能分析 173

7.4虚拟存储器 175

7.4.1虚拟存储器的概念 175

7.4.2虚拟存储器的管理 175

习题 179

第8章 输入输出系统 182

8.1总线 182

8.1.1概述 182

8.1.2典型总线介绍 184

8.2外部设备 189

8.2.1输入设备 189

8.2.2输出设备 193

8.2.3存储器设备 197

8.3程序控制输入输出技术 209

8.3.1外设接口的编址方式 209

8.3.2外设接口的基本模型 209

8.3.3程序控制输入输出 210

8.4中断方式 212

8.4.1中断的基本概念 212

8.4.2中断优先级控制 215

8.5直接存储器存取 216

8.5.1 DMA概述 216

8.5.2常用的方法 216

8.5.3 DMA的一般过程 217

习题 218

参考文献 221