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目录 1

序 1

前言 1

第1章 微处理机系统概论 1

1.1 微处理机的发展 1

1.2 微处理机硬件结构 5

1.2.1 寄存器 6

1.2.2 算术和逻辑部件ALU 7

1.2.3 控制器 7

1.2.4 存储器 8

1.3 计算机软件的组成 8

1.3.1 系统软件 8

1.3.2 应用软件 10

1.4 数据单位表示 11

1.4.1 数据单位 11

1.4.2 表示存储器容量的计量单位 12

1.4.3 编址与寻址 13

1.5 微处理机的主要性能指标 13

1.6 RISC和CISC 14

1.6.1 复杂指令系统计算机——CISC 14

1.6.2 精简指令系统计算机——RISC 14

习题1 16

第2章 中央处理器CPU 17

2.1 计算机硬件组成 17

2.1.1 计算机硬件系统 17

2.1.2 微处理器芯片 17

2.1.3 CPU的构成 19

2.1.4 存储器 24

2.2 微处理器的总线 26

2.2.1 地址总线 27

2.2.2 数据总线 28

2.2.4 总线操作 29

2.2.3 控制总线 29

2.3 微处理器的操作过程 30

2.3.1 指令周期 30

2.3.2 取指周期和执行周期 31

2.3.3 中断指令周期 31

习题2 32

第3章 Pentium的系统结构与原理 34

3.1 概述 34

3.1.1 Pentium微处理器的常用术语 34

3.1.2 Pentium微处理器的操作方式 36

3.2 Pentium寄存器 36

3.2.1 基本体系结构寄存器 37

3.2.2 系统级寄存器 41

3.3 Pentium CPU系统原理 44

3.4 Pentium采用的新技术 46

3.4.1 新型体系结构 46

3.4.2 Pentium采用的新技术 47

3.5 流水线技术 50

3.5.1 Pentium整数流水线 50

3.5.2 Pentium浮点流水线 50

3.5.3 指令流水线技术 51

3.5.4 指令预取 56

3.5.5 指令配对规则 57

3.6 寻址方式 57

3.7 数据类型 63

习题3 65

第4章 存储系统 68

4.1 综述 68

4.1.1 存储器系统 68

4.1.2 存储管理 69

4.1.3 存储器保护 71

4.2 分段存储管理技术 71

4.2.1 Pentium分段存储管理 71

4.2.2 Pentium的段转换 73

4.3.1 Pentium的页转换 83

4.3 分页存储管理技术 83

4.3.2 允许分页位 84

4.3.3 线性地址 85

4.3.4 页表 85

4.3.5 页表项 86

4.3.6 转换旁视缓冲存储器TLB 88

4.4 页级保护 88

4.5 保护方式下的多任务处理 90

习题4 91

第5章 高速缓冲存储器Cache 93

5.1 Cache存储器 93

5.1.1 什么是Cache 93

5.1.2 局部性原理 94

5.1.3 技术术语 95

5.2 Cache配置方案 96

5.2.1 片内Cache 96

5.2.3 Cache的大小规模和性能 101

5.2.2 影响Cache性能的因素 101

5.2.4 缔合方式和性能 103

5.2.5 实际Cache 106

5.3 Cache替换算法与规则 106

5.4 一致性协议 107

5.4.1 MESI Cache一致性协议模型 107

5.4.2 指令Cache一致性协议 108

5.5 二级Cache 108

5.5.1 二级Cache 108

5.5.2 二级Cache与一级Cache的关系 110

习题5 112

第6章 浮点部件 114

6.1 浮点部件体系结构 114

6.1.1 数值寄存器 114

6.1.2 状态字寄存器 116

6.1.3 控制字寄存器 119

6.1.5 最后的指令操作码字段 121

6.1.4 标记字寄存器 121

6.1.6 数值指令和数据指针 122

6.2 浮点部件流水线操作 124

6.2.1 浮点流水线 124

6.2.2 浮点指令的流动 125

6.3 数值计算基础 126

6.3.1 数字系统 126

6.3.2 数据类型和格式 128

习题6 131

第7章 中断 133

7.1 中断的概念 133

7.1.1 概述 133

7.1.2 中断系统 134

7.2 异常与中断 135

7.2.1 中断源分类 136

7.2.2 中断控制器 137

7.2.3 异常和中断向量 137

7.2.4 指令的重新启动 138

7.3 允许及禁止中断 139

7.3.1 不可屏蔽中断对未来的不可屏蔽中断的屏蔽 139

7.3.2 IF屏蔽INTR 139

7.3.3 RF对调试故障的屏蔽 140

7.3.4 MOV和POP指令对堆栈段中某些异常和中断的屏蔽 140

7.4 中断描述符表 140

7.4.1 异常和中断同时存在时的优先级 140

7.4.2 中断描述符表IDT 141

7.4.3 中断描述符表内的描述符 143

7.5 中断任务和中断过程 143

7.5.1 中断过程 143

7.5.2 中断任务 146

7.6 错误代码 147

7.7 异常和错误小结 147

习题7 149

8.1.1 什么是总线 150

8.1 总线的概念 150

第8章 总线 150

8.1.2 总线标准的四个特性 151

8.1.3 总线分类 151

8.1.4 总线操作 153

8.1.5 总线配置结构 154

8.2 数据传送机制 157

8.2.1 实际存储器和I/O接口 157

8.2.2 数据传送机制 160

8.3 总线周期 161

8.3.1 单传送周期 162

8.3.2 成组周期 163

8.3.3 中断确认周期 165

8.3.4 专用总线周期 165

8.4 PCI总线 166

8.4.1 PCI局部总线的特征 167

8.4.3 PCI接插件 168

8.4.2 即插即用（Plug and Play） 168

8.4.4 PCI性能 169

8.4.5 PCI总线操作 170

8.4.6 总线命令 171

8.4.7 DMA和中断 172

8.4.8 PCI适配器 172

8.4.9 PCI总线信号 173

习题8 174

第9章 输入／输出控制 176

9.1 I/O编址方式及I/O端口地址 178

9.1.1 PC机I/O编址方式 178

9.1.2 I/O端口地址 180

9.2 程序控制I/O方式 181

9.2.1 程序设计技术 181

9.2.2 可编程外围设备接口82C55A 181

9.3 中断控制I/O方式 183

9.3.1 中断及处理过程 183

9.3.2 可编程中断控制器82C59A 185

9.4 DMA I/O控制方式 186

9.4.1 DMA I/O控制方式 186

9.4.2 DMA I/O控制器82C37A-5 189

习题9 189

第10章 外设接口 191

10.1 接口技术基础 191

10.1.1 概述 191

10.1.2 接口的功能和组成 191

10.1.3 接口类型 194

10.2 串行接口 196

10.2.1 串行数据的传送方式 196

10.2.2 串行接口标准 197

10.2.3 RS-232C接口 199

10.3 并行接口 202

10.3.1 并行接口 202

10.3.2 并行接口芯片82C55A 205

10.4 SCSI接口 207

10.4.1 SCSI接口的操作步骤 208

10.4.2 SCSI接口的操作信号 209

10.4.3 SCSI接口信息 211

10.4.4 SCSI接口命令 212

10.5 通用串行USB总线 214

10.5.1 USB接口 214

10.5.2 USB的特点 215

10.5.3 USB硬件结构 216

10.5.4 USB系统软件 218

10.5.5 USB协议 218

10.5.6 USB传输过程 219

10.5.7 Windows系统对USB的支持 219

习题10 220

第11章 常用输出设备 222

11.1 显示器 222

11.1.1 显示器的分类 222

11.1.2 显示器的工作原理 223

11.1.3 显示器的主要性能指标 225

11.1.4 显卡的作用、结构和工作原理 226

11.2 打印机 227

11.2.1 针式打印机 228

11.2.2 激光打印机 229

11.2.3 喷墨打印机 231

11.2.4 打印机的主要性能指标 232

11.3 绘图仪 232

11.3.1 绘图仪的工作原理 233

11.3.2 绘图仪的分类 233

11.3.3 绘图仪的主要性能指标 234

11.4 声音输出设备 234

11.4.1 3D环绕声的生成 234

11.4.2 音箱 235

习题11 237

12.1.1 键盘的组成 240

12.1 键盘 240

第12章 常用输入设备 240

12.1.2 键盘的分类 241

12.1.3 键盘的工作原理 242

12.2 鼠标器 243

12.2.1 鼠标器的分类 243

12.2.2 鼠标器的结构 244

12.2.3 鼠标器的工作原理 245

12.2.4 鼠标器的主要性能指标 246

12.3 笔输入设备 247

12.4 扫描仪 248

12.4.1 扫描仪的结构和工作原理 248

12.4.2 扫描仪的分类 249

12.4.3 扫描仪的主要性能指标 250

12.4.4 扫描仪的接口 250

12.5 数码相机 250

12.5.1 数码相机的基本结构 251

12.5.3 数码相机的分类 253

12.5.2 数码相机的主要性能指标 253

12.6 声音输入设备 254

12.6.1 音乐合成 254

12.6.2 声音卡 256

12.6.3 MIDI输入设备 257

12.7 视频输入设备 258

12.7.1 视频卡 258

12.7.2 数字视频摄像头和摄像机 260

习题12 262

第13章 外存储器 265

13.1 软盘存储器 265

13.1.1 软盘存储器的基本组成 265

13.1.2 软盘存储器的工作过程 266

13.1.3 软盘的主要性能指标 267

13.1.4 软盘驱动器的主要性能指标 267

13.2 硬盘存储器 268

13.2.1 硬盘存储器的外部结构 268

13.2.2 硬盘存储器的内部结构 269

13.2.3 硬盘的登陆区和高速缓存 270

13.2.4 硬盘的主要性能指标 270

13.2.5 硬盘的工作原理及基本结构 270

13.2.6 硬盘存储器的主要性能指标 271

13.3 移动存储器 273

13.3.1 移动硬盘 273

13.3.2 闪盘驱动器 273

13.3.3 Flash芯片存储器 273

13.4 光盘存储器 273

13.4.1 光盘存储器的优点 273

13.4.2 光盘存储器的分类 274

13.4.3 CD-ROM存储器 274

13.4.4 CD-R和CD-RW刻录机 277

13.4.5 DVD-ROM存储器 278

习题13 279

参考文献 283