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第1章 计算机系统概论 1

1.1计算机的发展与应用 1

计算机的发展阶段和发展趋势 1

计算机的应用 3

1.2计算机系统的组成 4

计算机硬件系统 5

计算机软件系统 5

计算机系统的层次结构 6

1.3计算机系统结构 7

传统冯·诺依曼计算机系统结构 7

现代计算机系统结构 8

关联 8

习题 9

第2章 计算机中数据的表示 10

2.1进位计数制及其相互转换 10

进位计数制 10

进位计数制的相互转换 11

2.2定点数的表示 13

符号的表示 13

小数点的表示 13

机器数形式 14

2.3浮点数的表示 20

浮点数的格式 20

浮点数的规格化 21

浮点数的表示范围 22

浮点数的机器零 23

2.4非数值数据的表示 23

字符与字符串 23

BCD码与十进制数 24

2.5数据校验码 26

奇偶校验码 26

海明校验码 27

循环冗余校验码 29

关联 32

习题 32

第3章 运算方法与运算器 36

3.1定点数的算术运算与实现 36

定点数加减运算 36

定点数乘法运算 41

定点数除法运算 47

3.2逻辑运算和移位操作 51

逻辑运算 51

移位操作 51

3.3定点运算器 52

算术逻辑单元 52

定点运算器的基本结构 56

定点运算器模型 57

3.4浮点数的算术运算与浮点运算器 58

浮点数的加减运算 58

浮点数的乘法和除法运算 59

浮点运算器 61

并联 62

习题 63

第4章 存储器系统 67

4.1存储器概述 67

存储器分类 67

存储器系统结构 68

主存储器的技术指标 69

4.2半导体存储器 70

半导体存储器分类 70

存储元电路 71

存储器芯片 74

存储器的扩展与应用 85

并行存储器 91

4.3高速缓冲存储器 93

Cache基本原理 93

Cache的结构 94

Cache的读／写过程 98

4.4虚拟存储器 99

概述 99

页式虚拟存储器 100

段式虚拟存储器 102

段页式虚拟存储器 103

替换算法 104

关联 104

习题 105

第5章 指令系统 108

5.1指令系统与性能 108

指令与指令系统 108

指令系统的性能 109

5.2机器指令 109

机器指令的格式 109

指令字的长度 109

机器指令的分类 110

5.3操作码的编码方法 111

定长编码 111

变长编码 111

5.4地址码的寻址方式 115

指令寻址方式 115

操作数寻址方式 115

5.5典型的指令系统 118

复杂指令系统 118

精简指令系统 120

关联 122

习题 123

第6章 控制器 126

6.1 CPU的功能和组成 126

CPU的功能 126

CPU的基本组成 127

6.2控制器的时序系统和控制方式 130

有关周期的基本概念 130

时序信号与体制 131

时序信号发生器 132

控制方式 134

6.3指令流程图 134

典型指令及周期分析 135

指令周期流程 142

6.4微程序控制器 144

基本概念 144

微程序控制器基本原理 146

微程序设计 148

微程序设计举例 152

微程序控制器设计步骤 155

6.5组合逻辑控制器 156

6.6门阵列控制器 159

可编程逻辑阵列PLA 159

基本思想 160

6.7流水线处理技术 160

指令执行方式 160

流水线的分类 161

线性流水线 162

流水线中的相关问题 163

6.8多媒体技术 165

6.9典型CPU简介 166

8086 CPU 166

Pentium微处理器 168

关联 170

习题 171

第7章 接口与输入／输出 176

7.1接口概述 176

接口的功能与组成 176

I／O接口的编址方式 177

I／O接口地址的译码 178

7.2输入／输出方式 180

程序控制传送方式 181

中断方式 184

直接存储器方式 189

通道方式 194

关联 196

习题 196

第8章 外围设备 201

8.1外围设备概述 201

外围设备的概念 201

外围设备的分类 202

外围设备的功能 202

8.2输入设备 203

键盘 203

鼠标 204

其他输入设备 204

8.3输出设备 206

显示器 206

打印机 208

8.4外存储设备 213

磁表面存储器的原理 213

磁记录方式 213

硬磁盘存储器 215

光盘存储设备 218

闪存 220

关联 222

习题 222

第9章 总线 224

9.1总线技术概述 224

9.2总线系统结构 227

总线通道组成 227

总线结构类型 227

9.3总线信息传送方式及定时 229

总线信息传送方式 229

总线定时 230

9.4总线的仲裁 230

集中式仲裁 231

分布式仲裁 232

9.5计算机中的总线 233

内部总线 233

外部通信总线 236

9.6新一代总线 239

PCI Express总线 239

USB总线 242

关联 245

习题 246

第10章 并行处理与互连网络 248

10.1并行处理的概念 248

并行性 248

并行性的等级和分类 248

开发并行性的途径 250

10.2并行处理机基本结构 250

并行处理机的两种典型结构 250

并行处理机的特点 252

10.3 SIMD计算机基本结构 253

SIMD计算机模型 253

SIMD计算机发展过程 254

Illiac IV计算机 254

BSP计算机 257

CM-2计算机 259

10.4 SIMD计算机的应用 261

计算模型及有限差分 261

阵列处理机的几种基本算法 262

10.5互连网络的概念 263

互连网络的基本概念和作用 263

特性参数和性能参数 264

互连函数 267

10.6静态互连网络 270

静态互连网络结构 270

静态互连网络特性 272

10.7动态互连网络 273

动态互连网络的互连形式 273

动态网络互连方式的比较 275

多级互连网络 276

10.8互连网络的消息传递机制 277

消息寻径 277

死锁和虚拟通道 281

单播方式下的寻径 283

广播方式下的寻径 285

关联 286

习题 286

第11章 多处理机与机群系统 288

11.1多处理机系统特点与分类 288

基本结构 288

多处理机系统特点 289

多处理机系统的Cache一致性问题 290

11.2多处理机软件和典型的多处理机系统 292

并行算法 292

程序并行性分析 293

并行程序设计语言 294

MPP和SMP 294

CM-5系统 298

SGI Origin 2000系列服务器 299

11.3机群系统 300

机群系统的结构特点 300

机群系统的关键技术 301

提高通信系统的性能 303

几种典型系统 306

关联 306

习题 307

参考文献 308