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第一章计算机系统概论 1

1.1计算机的分类和应用 1

1.1.1计算机的分类 1

1.1.2计算机的应用 2

2.2.2补码减法 3

1.2计算机的硬件 6

1.2.1数字计算机的硬件组成 6

1.2.2数字计算机的发展史 11

1.3计算机的软件 12

1.3.1软件的组成与分类 12

1.3.2软件的发展演变 13

1.4计算机系统的有关概念 14

1.4.1计算机系统的层次结构 14

1.4.2软件与硬件的逻辑等价性 15

1.4.4计算机体系结构的分类 16

1.4.3三个术语的物理概念 16

本章小结 17

习题 18

第二章运算方法和运算器 19

2.1数据与文字的表示方法 19

2.1.1数据格式 19

2.1.2数的机器码表示 22

2.1.3字符与字符串的表示方法 27

2.1.4汉字的表示方法 28

2.1.5校验码 29

2.2定点加法、减法运算 30

2.2.1补码加法 30

2.2.3溢出概念与检测方法 33

2.2.4基本的二进制加法减法器 35

2.2.5十进制加法器 35

2.3.1原码并行乘法 37

2.3定点乘法运算 37

2.3.2补码并行乘法 43

2.4定点除法运算 45

2.4.1原码除法算法原理 45

2.4.2并行除法器 47

2.5定点运算器的组成 50

2.5.1逻辑运算 50

4.5.3精简指令系统 1 51

2.5.2多功能算术／逻辑运算单元 52

2.5.3内部总线 57

2.5.4定点运算器的基本结构 58

2.6浮点运算方法和浮点运算器 59

2.6.1浮点加法、减法运算 59

2.6.2浮点乘法、除法运算 62

2.6.3浮点运算流水线 65

2.6.4浮点运算器实例 68

习题 70

本章小结 70

第三章存储系统 72

3.1存储器概述 72

3.1.1存储器分类 72

3.1.2存储器的分级结构 73

3.1.3主存储器的技术指标 73

3.2随机读写存储器 74

3.2.1 SRAM存储器 74

3.2.2 DRAM存储器 81

3.2.3主存储器组成实例 87

3.2.4高性能的主存储器 89

3.3只读存储器和闪速存储器 92

3.3.1只读存储器 92

3.3.2闪速存储器 95

3.4高速存储器 99

3.4.1双端口存储器 100

3.4.2多模块交叉存储器 102

3.4.3相联存储器 106

3.5 cache存储器 108

3.5.1 cache基本原理 108

3.5.2主存与cache的地址映射 109

3.5.3替换策略 113

3.5.4 cache的写操作策略 114

3.5.5奔腾PC机的cache 115

3.6虚拟存储器 117

3.6.1虚拟存储器的基本概念 117

3.6.2页式虚拟存储器 118

3.6.3段式虚拟存储器 119

3.6.4段页式虚拟存储器 120

3.6.5替换算法 122

3.6.6虚拟存储器实例 123

3.7存储保护 124

3.7.1存储区域保护 124

3.7.2访问方式保护 126

本章小结 127

习题 127

4.1指令系统的发展与性能要求 130

4.1.1指令系统的发展 130

4.1.2对指令系统性能的要求 130

第四章指令系统 130

4.1.3低级语言与硬件结构的关系 131

4.2指令格式 132

4.2.1操作码 132

4.2.2地址码 133

4.2.3指令字长度 134

4.2.4指令助记符 134

4.2.5指令格式举例 135

4.3指令和数据的寻址方式 137

4.3.1指令的寻址方式 137

4.3.2操作数寻址方式 138

4.3.3寻址方式举例 142

4.4.1串联堆栈 145

4.4堆栈寻址方式 145

4.4.2存储器堆栈 146

4.5典型指令 147

4.5.1指令的分类 147

4.5.2基本指令系统 149

本章小结 153

习题 154

第五章中央处理器 156

5.1 CPU的功能和组成 156

5.1.1 CPU的功能 156

5.1.2 CPU的基本组成 156

5.1.3 CPU中的主要寄存器 157

5.1.4操作控制器与时序产生器 159

5.2.1指令周期的基本概念 160

5.2指令周期 160

5.2.2 CLA指令的指令周期 161

5.2.3 ADD指令的指令周期 163

5.2.4 STA指令的指令周期 165

5.2.5 NOP指令和JMP指令的指令周期 166

5.2.6用方框图语言表示指令周期 168

5.3时序产生器和控制方式 171

5.3.1时序信号的作用和体制 171

5.3.2时序信号产生器 172

5.3.3控制方式 175

5.4微程序控制器 176

5.4.1微命令和微操作 176

5.4.2微指令和微程序 177

5.4.3微程序控制器原理框图 178

5.4.4微程序举例 179

5.4.5 CPU周期与微指令周期的关系 181

5.4.6机器指令与微指令的关系 182

5.5微程序设计技术 184

5.5.1微命令编码 184

5.5.2微地址的形成方法 185

5.5.3微指令格式 186

5.5.4动态微程序设计 188

5.6硬布线控制器 188

5.7流水CPU 191

5.7.1并行处理技术 191

5.7.2流水CPU的结构 191

5.7.3流水线中的主要问题 194

5.7.4奔腾CPU 196

5.8 RISC CPU 198

5.8.1 RISC机器的特点 198

5.8.2 RISC CPU实例 199

5.9.1多媒体技术的主要问题 203

5.9多媒体CPU 203

5.9.2 MMX技术 204

5.9.3动态执行技术 207

5.10 CPU性能评价 208

5.10.1 CPU性能公式 208

5.10.2性能评价标准 209

本章小结 210

习题 211

6.1.1总线的基本概念 213

第六章总线系统 213

6.1总线的概念和结构形态 213

6.1.2总线的连接方式 214

6.1.3总线结构对计算机系统性能的影响 216

6.1.4总线的内部结构 217

6.1.5总线结构实例 218

6.2总线接口 220

6.2.1信息的传送方式 220

6.2.2接口的基本概念 221

6.3.1总线的仲裁 222

6.3总线的仲裁、定时和数据传送模式 222

6.3.2总线的定时 224

6.3.3总线数据传送模式 226

6.4 PCI总线 228

6.4.1多总线结构 228

6.4.2 PCI总线信号 229

6.4.3总线周期类型 229

6.4.4总线周期操作 231

6.4.5总线仲裁 233

6.5 ISA总线和Futurebus+总线 233

6.5.1 ISA总线 233

6.5.2 Futurebus+总线 234

本章小结 234

习题 235

7.1.2外围设备的分类 237

7.1.1外围设备的一般功能 237

第七章外围设备 237

7.1外围设备概述 237

7.2显示设备 238

7.2.1显示设备的分类与有关概念 238

7.2.2字符／图形显示器 240

7.2.3图像显示设备 243

7.2.4 IBM PC系列机的显示系统 244

7.3输入设备和打印设备 247

7.3.1输入设备 247

7.3.2打印设备 248

7.4硬磁盘存储设备 251

7.4.1磁记录原理与记录方式 251

7.4.2硬磁盘机的基本组成和分类 254

7.4.3硬磁盘驱动器和控制器 255

7.4.4磁盘上信息的分布 257

7.4.5磁盘存储器的技术指标 258

7.5软磁盘存储设备 259

7.5.1软磁盘存储器与硬磁盘存储器的异同 259

7.5.2软磁盘片 260

7.5.3软盘的记录格式 261

7.5.4软磁盘驱动器和控制器 262

7.6磁带存储设备 263

7.6.1磁带机的分类和结构 263

7.6.2磁带的记录格式 263

7.7光盘存储设备 265

7.7.1光盘的分类 265

7.7.2 CD-ROM光盘 266

7.7.3 CD-ROM驱动器及其接口 268

本章小结 268

习题 269

8.1 CPU对外围设备的管理方式 271

第八章输入输出系统 271

8.2程序中断方式 273

8.2.1中断的基本概念 273

8.2.2程序中断方式的基本接口 275

8.2.3单级中断 276

8.2.4多级中断 278

8.2.5中断控制器 281

8.2.6 Pentium中断机制 282

8.3.1 DMA的基本概念 284

8.3DMA方式 284

8.3.2 DMA传送方式 285

8.3.3基本的DMA控制器 286

8.3.4选择型和多路型DMA控制器 289

8.4通道方式 293

8.4.1通道的功能 293

8.4.2通道的类型 294

8.5.1并行I/O标准接口SCSI 296

8.5通用I/O标准接口 296

8.4.3通道结构的发展 296

8.5.2串行I/O标准接口IEEE 1394 298

本章小结 300

习题 301

第九章并行组织 303

9.1体系结构中的并行性 303

9.1.1并行性的概念 303

9.1.2提高并行性的技术途径 304

9.1.3单机系统中并行性的发展 304

9.1.4多机系统中并行性的发展 304

9.2互连网络 305

9.2.1互连网络的功能和特征 305

9.2.2静态互连网络 306

9.2.3动态互连网络 308

9.3向量处理机 312

9.3.1向量处理的基本概念 312

9.3.2向量处理机的结构 315

9.4阵列处理机 319

9.4.1阵列处理机的操作模型和特点 319

9.4.2阵列处理机的结构 320

9.4.3阵列处理机实例 322

9.5多处理机系统 325

9.5.1多处理机系统的特点和分类 325

9.5.2多处理机的Cache一致性 328

9.5.3多处理机系统实例 330

9.6机群系统 333

9.6.1机群系统的基本概念与结构 333

9.6.2机群实例 335

本章小结 338

习题 338

附录A配套教材与教学设备 341

附录B与同行交流 342

参考文献 344

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