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第1章 计算机系统概论 1

1.1计算机的分类 1

1.2计算机的发展 3

1.3计算机的组成 5

1.3.1冯·诺依曼计算机的特点 5

1.3.2计算机的硬件系统 6

1.3.3计算机的软件系统 9

1.3.4非冯·诺依曼计算机 10

1.3.5计算机的性能指标 10

1.4计算机系统的层次结构 12

1.4.1多级组成的计算机系统 12

1.4.2软件与硬件的逻辑等价性 12

本章小结 13

习题 13

第2章 运算方法和运算器 15

2.1数据与文字的表示方式 15

2.1.1无符号数和有符号数 15

2.1.2数据格式 15

2.1.3数的机器码表示 19

2.1.4十进制数串的表示方法 22

2.1.5字符与字符串的表示方法 22

2.1.6汉字的表示方法 23

2.1.7校验码 24

2.2定点运算 25

2.2.1定点加减运算 25

2.2.2定点乘法运算 29

2.2.3定点除法运算 35

2.3浮点数运算 38

2.3.1浮点加、减法运算 38

2.3.2浮点乘、除法运算 42

2.4运算器 43

2.4.1基本的二进制加减法器 43

2.4.2多功能算术逻辑运算单元 45

本章小结 51

习题 51

第3章 内部存储器 54

3.1存储器概述 54

3.1.1存储器的分类 54

3.1.2存储器的分级 56

3.1.3存储单元地址的分配 57

3.1.4主存储器的技术指标 57

3.2随机存取存储器 58

3.2.1静态RAM 58

3.2.2动态RAM 61

3.3只读存储器 65

3.4存储器与CPU的连接 72

3.5并行存储器 79

3.5.1双端口存储器 79

3.5.2多模块交叉存储器 82

3.6高速缓冲存储器Cache 85

3.6.1 Cache基本原理 85

3.6.2主存与Cache的地址映射 88

3.6.3替换策略 92

3.6.4 Cache的写操作策略 92

3.6.5 Pentium 4的Cache组织 93

本章小结 94

习题 95

第4章 指令系统 97

4.1指令系统的发展与性能要求 97

4.1.1指令系统的发展 97

4.1.2对指令系统性能的要求 98

4.1.3低级语言与硬件结构的关系 99

4.2指令格式 99

4.2.1操作码 100

4.2.2地址码 100

4.2.3指令字长度 103

4.2.4指令助记符 103

4.2.5操作数类型 104

4.2.6指令格式举例 104

4.3指令和数据的寻址方式 107

4.3.1指令的寻址方式 107

4.3.2操作数基本寻址方式 109

4.4典型指令 120

4.4.1指令的分类 120

4.4.2基本指令系统的操作 122

4.4.3精简指令系统 123

4.4.4 RISC和CISC的比较 123

本章小结 125

习题 125

第5章 中央处理器 128

5.1 CPU的功能和组成 128

5.1.1 CPU的功能 128

5.1.2 CPU的基本组成 129

5.1.3 CPU中的主要寄存器 130

5.1.4寄存器组织举例 131

5.2指令周期 133

5.2.1指令周期的基本概念 133

5.2.2 MOV指令的指令周期 135

5.2.3 LAD指令的指令周期 136

5.2.4 ADD指令的指令周期 138

5.2.5 STO指令的指令周期 139

5.2.6 JMP指令的指令周期 141

5.2.7用方框图语言表示指令周期 141

5.3时序产生器和控制方式 144

5.3.1时序信号的作用和体制 144

5.3.2时序信号产生器 145

5.3.3控制方式 147

5.4微程序控制器 148

5.4.1微程序控制原理 148

5.4.2微程序设计技术 155

5.5硬布线控制器 158

5.6指令流水 162

5.6.1指令流水原理 162

5.6.2影响流水线性能的因素 164

5.6.3流水线性能 168

5.6.4流水线中的多发技术 170

5.6.5流水线结构 172

5.6.6奔腾CPU 173

5.7 RISC CPU 178

5.7.1 RISC的特点 178

5.7.2 RISC CPU实例 179

本章小结 182

习题 183

第6章 总线系统 185

6.1总线的概念和结构形态 185

6.1.1总线的基本概念 185

6.1.2总线的分类 186

6.1.3总线的结构 188

6.1.4总线的内部结构 190

6.1.5总线的性能指标 192

6.2总线接口 193

6.2.1信息传送方式 193

6.2.2总线接口的基本概念 195

6.3总线的仲裁 197

6.3.1集中式仲裁 197

6.3.2分布式仲裁 199

6.4总线的定时和数据传送模式 200

6.4.1总线的定时 200

6.4.2总线数据传送模式 202

6.5 HOST总线和PCI总线 203

6.5.1多总线结构 203

6.5.2 PCI总线信号 204

6.5.3总线周期类型 205

6.5.4总线周期操作 207

6.5.5总线仲裁 208

6.6 InfiniBand标准 208

6.6.1 InfiniBand的体系结构 208

6.6.2 InfiniBand的通信协议 210

本章小结 211

习题 212

第7章 外围设备 214

7.1外围设备概述 214

7.1.1外围设备的一般功能 214

7.1.2外围设备的分类 215

7.2硬磁盘存储器 216

7.2.1磁记录原理 216

7.2.2磁盘的组成和分类 221

7.2.3磁盘驱动器和控制器 222

7.2.4磁盘上信息的分布 223

7.2.5磁盘存储器的技术指标 224

7.2.6磁盘存储设备的技术发展 226

7.2.7磁盘阵列RAID 227

7.3软磁盘存储器 228

7.3.1概述 228

7.3.2软磁盘盘片 228

7.3.3软磁盘的记录格式 230

7.3.4软磁盘驱动器和控制器 231

7.4磁带存储设备 232

7.4.1概述 232

7.4.2数据流磁带机 233

7.4.3磁带的记录格式 233

7.5光盘和磁光盘存储设备 234

7.5.1光盘存储设备 234

7.5.2磁光盘存储设备 236

7.6显示设备 237

7.6.1显示设备的分类与有关概念 237

7.6.2字符/图形显示器 238

7.6.3图像显示设备 240

7.6.4 VESA显示标准 241

7.7输入设备和打印设备 243

7.7.1输入设备 243

7.7.2打印设备 246

本章小结 248

习题 249

第8章 输入输出系统 251

8.1外围设备的速度分级与信息交换方式 251

8.1.1外围设备的速度分级 251

8.1.2信息交换方式 253

8.2程序查询方式 254

8.3程序中断方式 258

8.3.1中断的基本概念 258

8.3.2程序中断方式的基本I/O接口 259

8.3.3单级中断 261

8.3.4多级中断 263

8.3.5中断控制器 265

8.4 DMA方式 266

8.4.1 DMA的基本概念 266

8.4.2 DMA传送方式 267

8.4.3基本的DMA控制器 269

8.4.4选择型和多路型DMA控制器 271

8.5通道方式 274

8.5.1通道的功能 274

8.5.2通道的类型 276

8.5.3通道结构的发展 277

本章小结 277

习题 277

参考文献 280