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第1章 微处理机系统概论 1

1.1 微处理机的发展 1

目录 1

1.2 计算机系统组成及层次结构 5

1.2.1 计算机硬件的组成 5

1.2.2 计算机系统的层次结构 16

1.3 计算机的工作过程 21

1.3.1 指令周期 21

1.3.3 中断指令周期 22

1.3.2 取指周期和执行周期 22

1.4 数据单位表示 23

1.4.1 常用术语 23

1.4.2 表示存储器容量的计量单位 24

1.4.3 编址与寻址 25

1.5 微型计算机主要性能指标 25

习题 26

2.1.1 Pentium微处理机常用术语 29

第2章 当代典型微处理机——Pentium系统结构与原理 29

2.1 概述 29

2.1.2 Pentium微处理机操作方式 31

2.2 CISC和RISC 31

2.2.1 复杂指令系统计算机——CISC 31

2.2.2 精简指令系统计算机——RISC 32

2.3 Pentium寄存器 33

2.3.1 基本体系结构寄存器 34

2.3.2 系统级寄存器 39

2.4 Pentium CPU系统原理 44

2.4.1 技术配置 44

2.4.2 体系结构 44

2.5 Pentium新技术 47

2.5.1 新型体系结构 47

2.5.2 Pentium采用的新技术 48

2.6.2 Pentium浮点流水线 51

2.6 流水线技术 51

2.6.1 Pentium整数流水线 51

2.6.3 指令流水线 52

2.6.4 指令预取 57

2.6.5 指令配对规则 57

2.7 指令格式与寻址方式 58

2.7.1 指令格式 58

2.7.2 寻址方式 61

2.8 数据类型 67

习题 69

第3章 汇编语言程序设计 71

3.1 汇编语言基础 71

3.1.1 汇编语言概述 71

3.1.2 汇编语言语句格式 72

3.2 汇编语言程序结构 78

3.2.1 源程序结构 78

3.2.2 伪操作语句 79

3.2.3 宏操作 86

3.3 汇编程序设计 87

3.3.1 顺序结构程序设计 87

3.3.2 分支结构程序设计 88

3.3.3 循环结构程序设计 93

3.3.4 子程序 100

3.3.5 中断 108

习题 111

第4章 存储系统 113

4.1 存储系统综述 113

4.1.1 存储器系统 113

4.1.2 存储管理 114

4.1.3 存储器结构 116

4.2 半导体存储器 116

4.2.1 随机存取存储器 117

4.3 虚拟存储技术 118

4.3.1 虚拟存储技术简介 118

4.2.3 内存储器的主要性能指标 118

4.2.2 只读存储器 118

4.3.2 分段存储管理技术 120

4.3.3 分页存储管理技术 133

4.3.4 段与页转换组合技术 140

4.4 高速缓冲存储器（Cache） 143

4.4.1 Cache简介 143

4.4.2 Cache配置方案 147

4.4.3 影响Cache性能的因素 150

4.4.4 Cache大小规模和性能 151

4.4.5 缔合方式和性能 152

4.4.6 Cache替换算法与规则 156

4.4.7 一致性协议 157

4.4.8 二级Cache 158

习题 160

5.1.1 总线的概念 163

5.1 总线简述 163

第5章 总线技术 163

5.1.2 总线标准的四个特性 165

5.1.3 总线分类 165

5.1.4 总线操作 167

5.1.5 总线配置结构 169

5.2 数据传送机制 171

5.2.1 实际存储器和I/O接口 171

5.2.2 数据传送机制 172

5.2.3 与8位、16位、32位和64位存储器接口 173

5.3 总线周期 176

5.3.1 单传送周期 176

5.3.2 成组周期 178

5.3.3 中断确认周期 179

5.3.4 专用总线周期 180

5.4 PCI总线 181

5.4.1 PCI局部总线的特征 181

5.4.2 即插即用 182

5.4.3 PCI接插件 183

5.4.5 使用PCI的微处理机系统 184

5.4.6 PCI总线操作 184

5.4.4 PCI性能 184

5.4.7 总线命令 186

5.4.8 DMA和中断 186

5.4.9 PCI适配器 187

5.4.10 PCI总线信号 187

习题 189

6.1.1 概述 191

第6章 中断 191

6.1 中断的概念 191

6.1.2 中断系统 192

6.2 异常与中断 194

6.2.1 中断源分类 194

6.2.2 中断控制器 195

6.2.3 异常和中断向量 196

6.2.4 指令的重新启动 196

6.3.3 RF对调试故障的屏蔽 197

6.3.2 IF屏蔽INTR 197

6.3 允许及禁止中断 197

6.3.1 不可屏蔽中断的屏蔽 197

6.3.4 堆栈段中的异常和中断的屏蔽 198

6.4 中断描述符表 198

6.4.1 异常和中断同时存在时的优先级 198

6.4.2 中断描述符表 199

6.4.3 中断描述符表内描述符 200

6.5 中断任务和中断过程 201

6.5.1 中断过程 201

6.5.2 中断任务 203

6.6 错误代码 204

6.7 异常和错误小结 204

习题 206

第7章 输入输出控制 207

7.1 I/O寻址方式与I/O端口地址 209

7.1.1 PC机I/O寻址方式 209

7.1.2 I/O端口地址 210

7.2 程序控制I/O方式 212

7.2.1 程序设计技术 212

7.2.2 可编程外围设备接口82C55A 213

7.3 中断控制I/O方式 224

7.3.1 中断及处理过程 224

7.3.2 可编程中断控制器82C59A 226

7.4 DMA I/O控制 234

7.4.1 DMA I/O控制方式 234

7.4.2 DMA I/O控制器82C37A 236

习题 245

第8章 外设接口 247

8.1 接口技术基础 247

8.1.1 概述 247

8.1.2 接口的功能和组成 247

8.1.3 接口类型 250

8.2 串行接口 251

8.2.2 串行接口标准 252

8.2.1 串行数据的传送方式 252

8.2.3 RS-232C接口 255

8.3 并行接口 257

8.3.1 并行接口简介 257

8.3.2 并行接口82C55A 259

8.4 SCSI接口 264

8.4.1 SCSI接口的操作步骤 265

8.4.2 SCSI接口的操作信号 266

8.4.3 SCSI接口信息 268

8.4.4 SCSI接口命令 269

8.5 USB 271

8.5.1 USB接口 271

8.5.2 USB特点 271

8.5.3 USB硬件结构 273

8.5.4 USB系统软件 274

8.5.5 USB协议 274

8.5.6 USB传输过程 275

8.5.7 Windows系统对USB的支持 278

8.6 FireWire串行总线 278

8.6.1 特点 278

8.6.2 FireWire配置 279

8.6.3 FireWire协议 279

8.6.4 事务处理过程 281

习题 282

9.1.1 键盘的组成 285

9.1 键盘 285

第9章 常用输入设备 285

9.1.2 键盘的分类 286

9.1.3 键盘的工作原理 287

9.2 鼠标器 287

9.2.1 鼠标器的分类 288

9.2.2 鼠标器的工作原理 289

9.2.3 鼠标器的主要性能指标 290

9.3.2 笔输入设备的分类 291

9.3 笔输入设备 291

9.3.1 笔输入设备的组成 291

9.4 扫描仪 292

9.4.1 扫描仪的结构和工作原理 292

9.4.2 扫描仪的分类 293

9.4.3 扫描仪的主要性能指标 294

9.4.4 扫描仪的接口 294

9.5 数字照相机 295

9.5.1 数字照相机的基本结构 295

9.5.2 数字照相机的主要性能指标 297

9.5.3 数字照相机的分类 298

9.6 声音输入设备 299

9.6.1 音乐合成 299

9.6.2 声音卡 300

9.6.3 MIDI输入设备 301

9.7 视频输入设备 302

9.7.1 视频卡 302

9.7.2 数字摄像头和数字摄像机 305

习题 306

第10章 常用输出设备 309

10.1 显示器 309

10.1.1 显示器的分类 309

10.1.2 显示器的工作原理 310

10.1.3 显示器的主要性能指标 312

10.1.4 显示控制卡的作用、结构和工作原理 314

10.2.1 针式打印机 315

10.2 打印机 315

10.2.2 激光印字机 316

10.2.3 喷墨打印机 318

10.2.4 打印机的主要性能指标 319

10.3 绘图仪 320

10.3.1 绘图仪的工作原理 320

10.3.2 绘图仪的分类 320

10.3.3 绘图仪的主要性能指标 321

10.4.2 音箱 322

10.4 声音输出设备 322

10.4.1 3D环绕声的生成 322

习题 325

第11章 高档Pentium 329

11.1 高能奔腾——Pentium Pro 329

11.1.1 RISC技术 329

11.1.2 新型体系结构 330

11.1.3 Pentium Pro新技术 331

11.1.4 Pentium Pro内部结构 331

11.1.5 Pentium Pro流水线 333

11.1.6 指令译码操作 334

11.1.7 寄存器重命名技术 335

11.1.8 乱序执行技术 335

11.1.9 退出流水线操作 336

11.2 多能奔腾——Pentium MMX 337

11.2.1 MMX技术简介 338

11.2.3 简单的乘——累加操作 339

11.2.2 体系结构的改进 339

11.2.4 应用 340

11.3 二代奔腾——PentiumⅡ 341

11.3.1 综述 341

11.3.2 体系结构的增强 342

11.3.3 PentiumⅡ的流水线 343

11.3.4 PentiumⅡ的Cache 344

11.3.5 指令预取部件和译码部件 345

11.3.6 重新排序缓冲存储器 347

11.3.7 调度发送／执行部件 347

11.3.8 恢复部件 348

11.3.9 分支转移预测 348

11.4 多能奔腾二代——Pentium Ⅲ 349

11.4.1 PentiumⅢ的高性能 350

11.4.2 PentiumⅢ的低成本 351

11.4.3 SSE指令 351

11.4.4 PentiumⅢ的微体系结构 354

11.4.5 微处理机序列号 356

11.5 Pentium 4 360

11.5.1 Pentium 4采用的新技术 360

11.5.2 Pentium 4的NetBurst微体系结构 361

11.5.3 超级流水线技术 363

11.5.4 高速的系统总线 364

11.5.5 执行追踪功能的一级Cache 364

11.5.6 高级动态执行机制 365

11.5.7 高速执行引擎 367

11.5.8 先进传输机制的二级Cache 368

11.5.9 浮点部件和多媒体部件的性能增强 368

11.5.10 SIMD指令集 368

11.5.11 数据预取逻辑 369

11.5.12 用于测试和性能监视的配置 369

习题 369

附录A Pentium指令系统 371

参考文献 383