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目录 1

第1章 计算机系统结构概述 1

1.1 元器件级的计算机结构——开关逻辑 1

1.1.1 数据的开关表示 1

1.1.2 逻辑运算的开关电路 14

1.1.3 算术运算的逻辑电路基础 16

1.2 功能模块级的计算机组成 19

1.2.1 计算机的Neumann体系结构 19

1.2.2 计算机系统的功能部件 20

1.2.3 计算机的工作过程 24

1.3 指令系统级的CPU界面 27

1.3.1 指令的语法 27

1.3.2 寻址方式 28

1.3.3 指令的种类 28

1.3.4 使用指令系统解题的过程 29

1.4.1 操作系统的概念 31

1.4 操作系统级的计算机系统界面 31

1.4.2 操作系统的功能 32

1.4.3 操作系统的类型 35

1.5 计算机系统评价与发展 36

1.5.1 现代计算机的基本特征 36

1.5.2 计算机的性能 37

1.5.3 计算机系统结构的发展 38

习题 42

2.1.1 对存储系统的性能要求 45

第2章 存储系统 45

2.1 分级存储体系的形成 45

2.1.2 存储系统的分层结构 47

2.1.3 虚拟存储器 49

2.1.4 cache主存结构 52

2.2 主存储器 54

2.2.1 主存记忆元件 54

2.2.2 主存储器组成 58

2.2.3 内存条 61

2.2.4 并行存储结构 64

2.2.5 并行处理机中的存储组织 65

2.2.6 相联存储器 67

2.3 辅助存储器 69

2.3.1 辅助存储器的主要技术指标 69

2.3.2 磁表面存储原理 70

2.3.3 磁盘存储器 72

2.3.4 磁带存储器 78

2.3.5 光盘存储器 79

2.3.6 磁盘阵列RAID 84

2.3.7 闪速存储器 85

习题 86

第3章 输入输出及其控制 90

3.1 外部设备 90

3.1.1 外部设备分类及其发展 90

3.1.2 字符设备 93

3.1.3 图形与图像设备 97

3.1.4 语音处理设备 103

3.1.5 虚拟现实技术 104

3.1.6 调制解调器 106

3.1.7 流通领域用外部设备 107

3.2 输入输出中的数据传送控制 110

3.2.1 直接程序传送控制 111

3.2.2 程序中断控制 112

3.2.3 DMA控制 122

3.2.4 通道控制 127

3.3 接口 132

3.3.1 外部设备与主机的连接 132

3.3.2 并行通信和并行接口 133

3.3.3 串行通信和串行接口 136

3.4 I/O设备管理 139

3.4.1 缓冲区技术 139

3.4.2 设备驱动程序 140

3.4.3 I/O设备分配 143

习题 144

第4章 总线系统 147

4.1 总线工作原理 147

4.1.1 总线通信的定时方式 147

4.1.2 总线的组成与仲裁 149

4.1.3 总线特性与性能指标 151

4.1.4 总线分类 153

4.2 几种系统总线标准 156

4.2.1 ISA总线 156

4.2.2 微通道结构MCA和EISA 157

4.2.3 PCI总线 158

4.2.4 AGP总线 159

4.3 几种设备总线标准 161

4.3.1 EIA-232D/RS-449串行接口标准 161

4.3.2 IDE接口与SCSI接口总线 162

4.3.3 USB总线 164

4.3.4 IEEE 1394总线 167

4.3.5 IEEE 488总线 168

习题 169

第5章 处理器 170

5.1 处理器的外特性——指令系统 170

5.1.1 机器语言与汇编语言 170

5.1.2 寻址方式 172

5.1.3 CPU中的可编程寄存器 177

5.1.4 Intel 8086指令简介 179

5.1.5 指令系统的设计内容 186

5.1.6 CISC与RISC 186

5.2 指令的时序 190

5.2.1 指令时序的控制方式 190

5.2.2 同步控制的时序 191

5.2.3 指令的微操作分析 191

5.2.4 指令周期的确定 192

5.3.1 控制器的基本组成 193

5.3 控制器设计 193

5.2.5 指令时序的形成 193

5.3.2 组合逻辑控制器 194

5.3.3 微程序控制器 197

习题 201

第6章 计算机系统的发展 207

6.1 计算机并行技术概述 207

6.1.1 计算机硬件并行技术的发展 207

6.1.2 计算机并行性开发的技术对策 207

6.1.3 Flynn分类法 208

6.2 指令级并行技术 210

6.2.1 指令流水技术 210

6.2.2 流水线中的多发射技术 215

6.2.3 Pentium CPU 216

6.2.4 RISC处理器的体系结构 219

6.2.5 RISC、CISC、VLIW技术的融合 223

6.2.6 流水线向量处理机 225

6.3.1 对称多处理器技术SMP 229

6.3 线程级并行技术 229

6.3.2 同时多线程技术SMT 236

6.3.3 超线程技术HT 238

6.4 非Neumann体系的计算机系统 241

6.4.1 数据流计算机 242

6.4.2 归约机 246

6.4.3 智能计算机 248

6.4.4 人工神经网络计算机 252

6.5 计算机元器件技术展望 257

6.5.1 关于摩尔定律寿命的讨论 257

6.5.2 纳米电子器件 258

6.5.3 量子计算机 260

6.5.4 光学计算机 262

6.5.5 超导技术 263

6.5.6 生物计算机 263

习题 266

参考文献 267