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第1章 计算机系统概论 1

1.1 数字电路基础 1

1.1.1 逻辑代数的基本知识 2

1.1.2 常见的门电路 5

1.1.3 数字系统基础 16

1.2 计算机的基本组成 20

1.2.1 计算机的硬件结构 21

1.2.2 计算机软件 24

1.2.3 计算机语言及其编译 26

1.3 计算机系统结构概论 29

1.3.1 系统结构的概念 29

1.3.2 计算机系统的性能评价 30

1.3.3 计算机系统的可靠性 37

1.4 计算机系统的历史与发展 39

1.4.1 计算机的发展历史 39

1.4.2 计算机的分类 42

1.4.3 计算机的应用领域 43

习题一 45

第2章 数据编码和数据运算 48

2.1 数据编码 48

2.1.1 数制及其转换 48

2.1.2 定点数的编码 52

2.1.3 浮点数的编码 58

2.1.4 非数值数据的编码 63

2.1.5 检错码和纠错码 67

2.2.1 定点数的加减法运算 74

2.2 定点数的运算和运算器 74

2.2.2 定点数乘除法运算 80

2.2.3 逻辑运算 89

2.3 浮点数运算和运算器 94

2.3.1 浮点数加法和减法 94

2.3.2 浮点数乘法和除法 97

2.4 运算器的历史与发展 98

习题二 100

3.1 存储器芯片 104

第3章 存储系统 104

3.2 存储器的构成 109

3.2.1 存储器的基本组织 109

3.2.2 存储器的工作周期 116

3.2.3 提高存储器工作速度的技术 120

3.2.4 访存的局部性 124

3.3 高速缓存 126

3.3.1 cache的功能与基本原理 126

3.3.2 地址映像与变换 127

3.3.3 替换策略及更新策略 135

3.3.4 cache的性能和类型 138

3.4 虚拟存储器 139

3.4.1 页式虚拟存储器 140

3.4.2 段式虚拟存储器 143

3.4.3 段页式虚拟存储器 144

3.4.4 虚拟存储器的管理策略 145

3.5 存储器的历史与发展 148

习题三 155

4.1 指令的格式和编码 160

第4章 计算机指令系统 160

4.1.1 操作码 161

4.1.2 地址码 162

4.1.3 指令字长度 164

4.1.4 指令助记符 164

4.2 数据的类型及其存储方式 166

4.2.1 操作数的类型 166

4.2.2 操作数的存储方式 166

4.2.4 堆栈 167

4.2.3 数据对齐方式 167

4.3 寻址方式 169

4.4 指令格式的设计 175

4.4.1 操作码的编码 175

4.4.2 地址码的设计 176

4.4.3 指令的访存类型 177

4.5 指令集 178

4.6 指令系统及汇编程序设计实例 182

4.7.1 RISC与CISC 191

4.7 指令系统的历史与发展 191

4.7.2 指令系统对多媒体信息处理的支持 193

习题四 195

第5章 控制单元 200

5.1 基本概念 200

5.1.1 CPU的功能与结构 200

5.1.2 数据通路的构成 201

5.2 指令的执行过程 207

5.2.1 运算指令周期 207

5.2.2 访存指令周期 210

5.2.3 控制指令周期 212

5.3 控制器的基本结构 213

5.3.1 硬连线控制器 214

5.3.2 微程序控制器 222

5.3.3 阵列逻辑控制器 232

5.4 指令流水技术 235

5.4.1 流水技术的基本概念 236

5.4.2 指令的调度 246

5.4.3 分支预测 254

5.4.4 多重指令启动 257

5.4.5 多线程处理器 264

5.5 CPU的历史与发展 266

5.5.1 奔腾处理器 266

5.5.2 PowerPC处理器 269

5.5.3 Alpha处理器 270

5.5.4 MIPS R4000的超流水线结构 271

习题五 272

第6章 总线与输入输出系统 277

6.1 总线的基本原理 277

6.1.1 总线的信息传递方式 277

6.1.2 总线的定时 281

6.1.3 总线控制 284

6.1.4 总线接口 288

6.2 输入输出设备的类型和寻址 292

6.2.1 输入输出设备的类型 292

6.2.2 输入输出设备的寻址 297

6.3.1 程序查询输入输出方式 299

6.3 程序控制方式 299

6.3.2 中断方式 304

6.4 直接访存数据传输方式与输入输出通道方式 312

6.4.1 DMA方式的基本概念 312

6.4.2 DMA传送方式 313

6.4.3 基本的DMA控制器 314

6.4.4 通道方式 316

6.5.1 输入输出接口 319

6.5 输入输出接口与总线 319

6.5.2 输入输出总线 320

习题六 335

第7章 并行计算机系统 339

7.1 并行计算机的分类 339

7.2 向量流水计算机 340

7.2.1 向量数据与向量指令 341

7.2.2 向量流水计算机的结构 341

7.2.3 向量流水技术 344

7.3 阵列计算机 347

7.3.1 阵列计算机的构成 347

7.3.2 阵列计算机的互联网络 349

7.3.3 阵列计算机的存储系统 352

7.4 多处理机系统 354

7.4.1 多处理机系统的结构 354

7.4.2 多处理机系统的互联网络 356

7.4.3 多处理机系统的数据通信 358

7.4.4 多处理机的存储系统 360

7.4.5 多处理机系统实例 365

7.5 网络计算机系统 367

7.5.1 概述 368

7.5.2 系统结构 369

7.5.3 网络协议 370

7.5.4 网络计算 375

习题七 376

主要参考文献 378