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第一篇 计算机组成 1

第1章 计算机系统概论 1

1.1 计算机的发展及应用 1

1.1.1 计算机发展史 1

目录 1

1.1.2　计算机的应用 6

1.2　计算机的基本结构 7

1.2.1 冯·诺依曼计算机结构 8

1.2.2 非冯·诺依曼计算机结构 9

1.3 计算机的层次结构 9

1.4　计算机的分类和性能指标 10

1.4.1 计算机的分类及发展状况 10

1.4.2　计算机的性能指标 13

练习题 15

2.1.1 存储器的分类 17

第2章　存储系统 17

2.1 存储器概述 17

2.1.2　存储器的技术指标 19

2.2　存储器的层次结构 21

2.3 主存储器 22

2.3.1　随机存储器 22

2.3.2 只读存储器 26

2.3.3 存储器芯片与CPU的连接 28

2.4　高速存储 30

2.4.1 双端口存储器 30

2.4.2 多体存储 30

2.4.3　Cache存储 33

练习题 37

3.1.1 总线的分类 39

3.1.2 总线的主要技术参数 39

3.1　总线的概述 39

第3章　系统总线 39

3.1.3　总线标准 40

3.2　总线结构 40

3.2.1 单总线结构 41

3.2.2 双总线结构 41

3.2.3 三总线结构 42

3.2.4 四总线结构 43

3.3　总线的控制 44

3.3.1 串联式控制方式 45

3.3.2 并联式控制方式 46

3.3.3 计数定时控制方式 46

3.4　总线的通信 47

3.4.1 总线通信方式 47

3.4.2 总线同步方式 49

练习题 52

4.2 指令格式 53

第4章　指令系统 53

4.1 指令系统的基本概念 53

4.2.1 指令格式 54

4.2.2　操作码 54

4.2.3 地址码 56

4.2.4　指令字长 57

4.3 寻址技术 58

4.3.1 指令寻址 58

4.3.2 操作数寻址 59

4.4　指令类型 66

4.4.1 数据传送类指令 67

4.4.2 运算指令 67

4.4.3　逻辑运算指令 69

4.4.4　移位指令 70

4.4.5 控制转移指令 71

练习题 73

5.1.2　CPU的组成 74

5.1.1　CPU的功能 74

第5章 中央处理器 74

5.1　CPU的功能和组成 74

5.2　处理器的工作过程 80

5.2.1 指令周期的基本概念 80

5.2.2　典型指令的工作过程 81

5.3　流水结构 83

5.3.1 并行性概念 84

5.3.2 指令流水的原理 85

5.3.3 影响流水线性能的因素 86

5.3.4　流水线的分类 88

5.4　流水线的加速技术 90

5.4.1　超流水线（Super pipe linig）技术 90

5.4.2　超标量（Super scalar）技术 90

5.4.3　超长指令字技术 91

5.5　处理器的指令执行方式 92

练习题 95

第6章 输入输出系统 96

6.1 输入输出系统概述 96

6.1.1 I/O系统与总线结构的关系及发展 96

6.1.2　输入输出系统的组成 97

6.1.3　输入输出设备的编址 98

6.1.4　输入输出设备的控制 100

6.2　程序中断方式 103

6.2.1 中断的基本概念 103

6.2.2 中断的类型和作用 103

6.2.3 中断过程 104

6.2.4 中断的优先级与中断判优 105

6.3　DMA方式 107

6.3.1　DMA的基本概念 107

6.3.2　DMA接口的组成 108

6.3.3　DMA的传送过程 109

6.3.4　DMA的传送方式 110

6.4　通道方式 112

6.4.1 通道的作用和功能 112

6.4.2 通道的种类 113

6.4.3 通道的工作过程 113

练习题 114

第二篇 服务器技术及应用 115

第7章 服务器概述 115

7.1 服务器的基本概念 115

7.1.1 服务器与PC的区别 115

7.1.2服务器的概念 116

7.2　服务器的分类 119

7.2.1 按照体系架构分类 119

7.2.2　按规模分类 122

7.2.3 按服务器的外形与结构分类 124

7.2.4　按最新的Internet计算模式分类 125

7.2.5　按服务器的功能分类 126

7.2.6　其他分类方法 127

7.3　服务器的性能指标 128

练习题 130

第8章 服务器的体系结构 131

8.1 高性能计算机的分类法 131

8.1.1　Flynn分类法 131

8.1.2　按照内存共享模式来分类 132

8.2　服务器的体系结构 132

8.2.1 SMP 133

8.2.2　MPP 134

8.2.3　NUMA 134

8.2.4　SMP、MPP与NUMA体系结构的比较 135

8.2.5 总结 137

8.3　服务器系统的层次结构 137

8.3.1 服务器系统层次结构的模型 137

8.3.2　服务器的硬件构成 139

练习题 140

第9章 服务器的子系统 142

9.1 处理子系统——处理器 142

9.1.1　CPU中使用的新技术 142

9.1.2　CISC型服务器CPU 146

9.1.3　RISC型服务器CPU 158

9.2　芯片组 161

9.2.1 芯片组的概念 161

9.2.2　常见的服务器芯片组 163

9.3 内存子系统 167

9.3.1　基本概念 167

9.3.2 内存的类型 170

9.3.3　双通道内存技术 173

9.3.4　服务器内存技术 174

9.3.5 内存的技术参数 177

9.4　I/O子系统（I/O总线） 178

9.4.1　总线的概念 178

9.4.2　I/O总线 178

9.4.3　服务器中使用的总线技术 183

9.5　存储子系统和接口 187

9.5.1 USB接口 188

9.5.2　IEEE1394接口 190

9.5.3　SATA硬盘接口技术 193

9.5.4　串行连接SCSI（SAS）技术 194

9.6　网络子系统 195

9.6.1 吉比特网卡 195

9.6.2　服务器中的网络高级技术 196

练习题 197

10.1.2　SCSI的系统结构 199

10.1.1　SCSI 的含义和功能 199

第10章 服务器技术 199

10.1　小型计算机系统接（SCSI） 199

10.1.3　SCSI卡 201

10.1.4　单边（Single-Ended）与差分（Differential）SCSI 203

10.1.5　共享SCSI 203

10.1.6　SCSI设备接口的物理标准 204

10.1.7 SCSI规范 204

10.1.8　SCSI相对于IDE优势 206

10.1.9　SCSI硬盘术语 206

10.2　RAID技术 208

10.2.1　RAID基本原理 209

10.2.2　RAID级别 211

10.2.3　热插拔 217

10.2.4　磁盘阵列技术术语 218

10.2.5　RAID 的实现 219

10.2.7 RAID级别的选择 220

10.2.6 内部／外部磁盘阵列 220

10.2.8　RAID卡 221

10.3　双机容错简介 223

10.3.1 服务器中的冗余技术 223

10.3.2 机互备援（DualActive）简介 224

10.3.3 机热备份（Hot Standby）简介 224

10.4　光纤通道FC 225

10.4.1 硬件和拓扑结构 225

10.4.2 光纤通道的服务 226

10.4.3 光纤通道的优势 227

10.4.4 应用范围 227

10.4.5 小结 227

10.5　磁带机和磁带库 227

10.5.1 磁带机 227

10.5.2　磁带机术语 229

10.5.3 磁带存储应用中的注意事项 235

10.5.5 磁带库术语 236

10.5.4　磁带库 236

10.5.6　磁带存储系统 237

10.6　服务器集群 239

10.6.1 集群的基本概念 239

10.6.2 集群的级别 240

10.6.3　错误接管工作 240

10.6.4　集群的可扩展性 241

10.6.5　小结 241

10.7　刀片式服务器 242

10.7.1 刀片服务器的定义与特点 242

10.7.2　刀片服务器结构 243

10.7.3 刀片服务器应用模式 245

10.7.4 市场上的刀片式服务器 247

练习题 247

11.1.1 基本概念 249

11.1　DAS 249

第11章　最新存储技术 249

11.1.2　DAS存储方案 250

11.2　NAS 252

11.2.1　基本概念 252

11.2.2　NAS的结构 253

11.2.3　NAS存储方案 254

11.2.4　典型结构 254

11.2.5 优点与缺点 255

11.2.6 产品简介 256

11.3　SAN 256

11.3.1　基本概念 256

11.3.2　SAN的基本结构 257

11.3.3　SAN存储方案 257

11.3.4　SAN的优点与缺点 258

11.3.5 应用环境 259

11.4　DAS、NAS和SAN存储方案的比较 260

11.3.6 典型产品简介 260

11.4.1　DAS与NAS存储方案的比较 261

11.4.2　NAS与SAN存储方案的比较 262

11.4.3 三种存储方案的比较和选用 264

11.5　统一网络存储FAS 264

11.5.1 融合NAS和SAN存储的统一网络存储FAS 265

11.5.2　NAS与SAN融合的产品 267

11.5.3 SAN与NAS融合的方向 269

11.6　网络存储方案介绍 270

11.6.1 光纤存储备份方案在高校中的应用 270

11.6.2 浪潮NAS与SAN网络存储方案 275

11.7　iSCSI 277

练习题 278

第12章 服务器应用 279

12.1　服务器的特性 279

12.1.1 可靠性 279

12.1.2 可用性 280

12.1.3 可扩展性 281

12.1.4 易用性 283

12.1.5 可管理性 284

12.2　服务器的选型 285

12.2.1 影响服务器选型的内部和外部因素 285

12.2.2 区分五种不同的应用对服务器选型的影响 288

12.2.3　典型服务器应用的选型 293

12.3　服务器基准测试 296

练习题 299

第13章　实训 300

实训1——Windows 2000中软件RAID的实现 300

实训2——硬件RAID的实现 301

实训3——双网卡负载均衡服务器的实现 301

实训4——用Windows 2000实现双机热备 302

实训5——服务器压力／负载测试 303

参考文献 304