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第1章 计算机系统概论 1

1.1计算机的分类及应用 1

1.1.1计算机的分类 1

1.1.2数字电子计算机的应用 2

1.2计算机系统 3

1.2.1计算机的硬件组成 3

1.2.2计算机的软件系统 6

1.2.3计算机系统的层次结构 8

1.3计算机体系结构 9

1.3.1计算机体系结构的基本概念 9

1.3.2计算机体系结构的分类 10

1.3.3计算机体系结构、组成和实现 11

1.4计算机系统设计和评价的基本原则 13

1.4.1计算机系统设计的定量原理 13

1.4.2计算机系统的性能评价 16

本章小结 19

习题 20

第2章 运算方法与运算器 21

2.1运算器概述 21

2.2数据与文字的表示方法 22

2.2.1数据格式 22

2.2.2数的机器码表示 25

2.2.3字符的表示方法 29

2.2.4汉字的表示方法 29

2.3定点加法、减法运算 31

2.3.1补码加法、减法 31

2.3.2溢出的概念及判别逻辑 32

2.3.3基本的二进制加法/减法器 34

2.4定点乘法运算 36

2.4.1补原码并行乘法 36

2.4.2直接补码并行乘法 42

2.5定点除法运算 45

2.5.1原码除法算法原理 45

2.5.2阵列除法器 46

2.6定点运算器的组成 49

2.6.1多功能算术/逻辑运算单元（ALU） 49

2.6.2内部总线 54

2.6.3定点运算器的基本结构 54

2.7浮点运算方法和浮点运算器 56

2.7.1浮点加法、减法运算 56

2.7.2浮点乘法、除法运算 58

2.7.3浮点运算器 60

本章小结 63

习题 63

第3章 存储系统 65

3.1存储器概述 65

3.1.1存储器分类 65

3.1.2存储器的分级 66

3.1.3主存储器的技术指标 67

3.2随机读写存储器 68

3.2.1 SRAM存储器 68

3.2.2 DRAM存储器 72

3.3只读存储器 78

3.4存储器容量的扩充 79

3.5提高存储器系统性能的技术 84

3.5.1双端口存储器 84

3.5.2多模块交叉存储器 86

3.5.3相联存储器 87

3.5.4高速缓冲存储器（Cache） 88

3.5.5虚拟存储器 96

本章小结 101

习题 101

第4章 指令系统 103

4.1指令系统的发展与性能要求 103

4.1.1指令系统的发展 103

4.1.2对指令系统性能的要求 104

4.2指令格式 104

4.2.1操作码 105

4.2.2地址码 105

4.2.3指令字长度 107

4.2.4指令助记符 107

4.3指令和数据的寻址方式 108

4.3.1指令的寻址方式 108

4.3.2操作数寻址方式 109

4.4典型指令 113

4.4.1指令的分类 113

4.4.2复杂指令系统计算机 115

4.4.3精简指令系统计算机 116

本章小结 118

习题 118

第5章 中央处理器 121

5.1 CPU的功能和组成 121

5.1.1 CPU的功能 121

5.1.2 CPU的基本组成 121

5.1.3 CPU中的主要寄存器 123

5.1.4操作控制器与时序产生器 124

5.2指令周期 125

5.2.1指令周期的基本概念 125

5.2.2 MOV指令的指令周期 127

5.2.3 LAD指令的指令周期 129

5.2.4 ADD指令的指令周期 130

5.2.5 STO指令的指令周期 130

5.2.6 JMP指令的指令周期 132

5.2.7用方框图语言表示指令周期 134

5.3时序产生器和控制方式 136

5.3.1时序信号的作用和体制 136

5.3.2时序信号产生器 137

5.3.3控制方式 138

5.4微程序控制器 139

5.4.1微程序控制原理 139

5.4.2微程序设计技术 147

5.5硬连线控制器 151

5.6流水线CPU 154

5.6.1重叠执行 154

5.6.2流水线CPU的工作原理 156

5.6.3流水线CPU的结构 160

5.6.4流水线的性能分析 161

5.6.5流水线中的主要问题 167

本章小结 170

习题 170

第6章 输入/输出系统 173

6.1概述 173

6.1.1主机与外设间的连接模式 173

6.1.2总线的基本概念 175

6.1.3接口的功能及分类 177

6.1.4信息交换方式 179

6.2程序中断方式 180

6.2.1有关中断的各种概念 180

6.2.2中断方式的典型应用 182

6.2.3中断过程 182

6.2.4程序中断方式的基本接口 189

6.3 DMA方式 190

6.3.1 DMA的基本概念 190

6.3.2 DMA传送方式 190

6.3.3基本的DMA控制器 192

6.3.4选择型和多路型DMA控制器 195

6.4通道方式 196

6.4.1通道的功能 196

6.4.2通道的类型 197

6.4.3通道结构的发展 199

6.5通用I/O标准接口 199

6.5.1并行I/O标准接口SCSI 199

6.5.2串行I/O标准接口IEEE 1394 200

本章小结 203

习题 204

第7章 高性能处理机 205

7.1超标量处理机和超流水线处理机 205

7.1.1超标量处理机 205

7.1.2超流水线处理机 207

7.1.3超标量超流水线处理机 208

7.2向量处理机 208

7.2.1向量处理方式 209

7.2.2向量处理机的结构 210

7.3并行处理机 219

7.3.1并行处理机的结构 219

7.3.2并行处理机的特点 221

7.4多处理机 223

7.4.1多处理机的基本结构 223

7.4.2多处理机系统的特点 224

7.4.3多处理机性能模型 225

7.4.4多处理机的Cache一致性 227

本章小结 231

习题 231

参考文献 232