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第1章 计算机系统概述 1

1.1计算机系统的组成及其层次结构 1

1.1.1计算机系统的基本组成 1

1.1.2计算机的硬件系统 2

1.1.3计算机的软件系统 7

1.1.4计算机系统的层次结构 9

1.1.5计算机系统的性能指标 10

1.2计算机系统结构、组成与实现 12

1.2.1计算机的系统结构、组成与实现的定义与内涵 12

1.2.2计算机的系统结构、组成与实现三者的相互影响 13

1.3计算机系统结构设计 14

1.3.1计算机系统的设计思路 14

1.3.2软硬件取舍的基本原则 15

1.3.3影响计算机系统结构设计的主要因素 16

1.4计算机系统结构的分类及其发展 20

1.4.1并行性的概念 20

1.4.2并行处理系统与多机系统 22

1.4.3计算机系统结构的分类 23

1.4.4计算机系统结构的未来发展 24

1.5本章小结 25

习题1 25

第2章 运算方法与运算器 29

2.1计算机中的数据表示 29

2.1.1计算机中常用数制 29

2.1.2非数值型数据的表示 30

2.1.3带符号数的表示 32

2.1.4定点数和浮点数 33

2.2定点数加、减法运算 35

2.2.1补码定点加减运算方法 35

2.2.2溢出判断与移位 36

2.3定点数乘、除法运算 39

2.3.1原码一位乘法 39

2.3.2补码一位乘法 41

2.3.3原码一位除法 42

2.3.4补码一位除法 45

2.4浮点运算介绍 47

2.4.1浮点数加减法 47

2.4.2浮点数乘除法 48

2.5运算器的组成与结构 49

2.5.1加法器 49

2.5.2算术逻辑单元 52

2.5.3定点运算器 53

2.5.4浮点运算器 56

2.6本章小结 57

习题2 57

第3章 寻址方式与指令系统 60

3.1指令格式与指令系统设计 60

3.1.1指令格式 60

3.1.2指令字长 61

3.1.3指令的地址码 63

3.1.4指令的操作码 65

3.1.5指令系统设计 67

3.2指令和数据的寻址方式 68

3.2.1指令的寻址方式 68

3.2.2操作数的寻址方式 69

3.3指令类型 75

3.3.1数据传送类指令 75

3.3.2算术逻辑运算类指令 76

3.3.3程序控制类指令 76

3.3.4输入/输出类指令 78

3.3.5串操作类指令 78

3.3.6其他指令 79

3.4 CISC与RISC 79

3.4.1按CISC方向发展与改进指令系统 79

3.4.2按RISC方向发展与改进指令系统 82

3.4.3 Intel 80x86指令集的发展 85

3.5本章小结 87

习题3 87

第4章 控制器 92

4.1控制器的功能、组成及类型 92

4.1.1控制器的功能 92

4.1.2控制器的组成 93

4.1.3控制器的类型 94

4.2时序控制与信息传送 95

4.2.1时序系统的组成 95

4.2.2时序控制方式 96

4.2.3数据通路结构 98

4.2.4信息传送及其微命令设置 100

4.2.5信息传送控制方式 102

4.3指令的执行流程 104

4.3.1指令执行的基本步骤 104

4.3.2指令周期的设置 104

4.3.3取指令周期的操作流程 106

4.3.4指令执行流程设计举例 107

4.4组合逻辑控制器 113

4.4.1组合逻辑控制器的组成与运行原理 113

4.4.2组合逻辑控制器的设计 114

4.4.3组合逻辑控制器的时序系统 115

4.5微程序控制器 116

4.5.1微程序控制的基本原理 116

4.5.2微指令的编码方式 118

4.5.3微地址的形成方式 119

4.5.4微指令格式的设计 121

4.5.5微程序设计 124

4.6 Intel CPU内部组成的发展 127

4.6.1 Intel 8086的内部组成 127

4.6.2 Intel 80286的内部组成 128

4.6.3 Intel 80386的内部组成 129

4.6.4 Intel 80486的内部组成 129

4.6.5 Intel Pentium的内部组成 130

4.6.6 Intel Pentium 4的内部组成 131

4.7本章小结 133

习题4 133

第5章 主存储器 137

5.1存储器系统概述 138

5.1.1存储器的分类 138

5.1.2存储系统的层次结构 143

5.1.3存储器的性能指标 144

5.2动态存储单元与存储芯片 148

5.2.1动态MOS存储单元 148

5.2.2动态存储器的刷新 151

5.2.3 DRAM动态存储器芯片 152

5.3半导体只读存储器与芯片 155

5.3.1只读存储器的分类 155

5.3.2 E2PROM只读存储器 157

5.3.3 Flash只读存储器 157

5.4主存储器的设计与应用 158

5.4.1主存储器设计的基本原则 158

5.4.2主存储器的逻辑设计 160

5.4.3主存储器与CPU的连接 162

5.5本章小结 166

习题5 166

第6章 存储器的结构 169

6.1并行主存储器系统 170

6.1.1单体多字方式的并行主存系统 170

6.1.2多体交叉存取方式的并行主存系统 171

6.2高速缓冲存储器（Cache） 172

6.2.1 Cache的工作原理 172

6.2.2 Cache与主存储器的地址映像 174

6.2.3 Cache的替换策略 177

6.2.4 Cache的性能与结构 179

6.3虚拟存储器 180

6.3.1虚拟存储器概述 180

6.3.2页式虚拟存储器 182

6.3.3段式虚拟存储器 183

6.3.4段页式虚拟存储器 183

6.3.5虚拟存储器的工作过程 184

6.4辅助存储器 185

6.4.1磁盘存储器分类 185

6.4.2磁盘的结构与原理 186

6.4.3磁盘性能指标 191

6.4.4光盘 192

6.4.5 U盘 194

6.5本章小结 196

习题6 196

第7章 系统总线 198

7.1总线概述 198

7.1.1总线的功能 198

7.1.2系统总线的分类 199

7.1.3总线的性能指标 200

7.2系统总线的设计 201

7.2.1系统总线的带宽 201

7.2.2系统总线的结构 201

7.2.3系统总线的时序控制 204

7.2.4总线的仲裁 205

7.3微型计算机的系统总线 206

7.3.1微型计算机的前端总线 206

7.3.2微型计算机的PCI总线 207

7.4本章小结 209

习题7 209

第8章 输入/输出子系统 211

8.1 I/O接口概述 211

8.1.1 I/O接口的基本功能 212

8.1.2 I/O接口的分类 212

8.1.3 I/O接口技术的发展 213

8.2 I/O接口与中断方式 214

8.2.1中断方式概述 214

8.2.2中断请求 216

8.2.3中断判优逻辑的设计与实现 218

8.2.4中断响应与中断处理 220

8.2.5中断接口的组成 224

8.2.6中断控制器举例——Intel 8259 227

8.2.7中断接口举例——Intel 8255和Intel 8250 229

8.3 I/O接口与DMA方式 232

8.3.1 DMA方式的概念 232

8.3.2 DMA传送方式与过程 233

8.3.3 DMA的硬件组织 234

8.3.4 DMA控制器的组成 235

8.3.5 DMA控制器举例——Intel 8237 238

8.3.6 DMA接口在磁盘系统中的应用 242

8.4 I/O接口与通道方式 246

8.4.1通道的功能 246

8.4.2通道的类型 248

8.4.3通道的工作过程 249

8.5本章小结 250

习题8 250

第9章 流水线技术 253

9.1流水线的工作原理 253

9.1.1指令解释的一次重叠方式 253

9.1.2指令解释的流水方式 255

9.1.3流水线的分类 258

9.1.4流水线性能分析 260

9.2流水线的相关性及其处理 262

9.2.1流水线的相关性 262

9.2.2流水线的相关性处理 265

9.2.3非线性流水线的调度 265

9.3向量流水处理机 269

9.3.1向量流水处理机的结构 269

9.3.2向量处理机的性能指标 270

9.4超标量与超流水线处理机 271

9.4.1超标量处理机 271

9.4.2超流水线处理机 271

9.4.3超标量流水技术的实例——Intel Pentium 272

9.5本章小结 276

习题9 276

第10章 多处理机技术 279

10.1阵列处理机 279

10.1.1阵列处理机的结构 279

10.1.2阵列处理机的特点 282

10.1.3互连网络及其实现 282

10.2多处理机系统 285

10.2.1多处理机系统的特点 285

10.2.2多处理机系统的分类 286

10.2.3多处理机的操作系统 289

10.3本章小结 289

习题10 290

参考文献 292

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