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第1章 计算机系统概述 1

1.1计算机发展历程 1

1.1.1古代计算阶段 1

1.1.2现代计算阶段 2

1.2计算机层次结构 2

1.2.1计算机硬件基本组成及特点 2

1.2.2计算机的软件及其分类 3

1.2.3计算机系统的层次结构 4

1.3计算机的分类及应用 5

1.3.1计算机的分类 5

1.3.2计算机的应用领域 7

1.4计算机性能指标 8

习题1 9

第2章 计算机中数据信息的表示和运算 11

2.1数制与编码 11

2.1.1进位计数制及其转换 11

2.1.2数值数据的编码与表示 14

2.1.3校验码 21

2.2定点数的表示和运算 24

2.2.1定点数的表示 24

2.2.2定点数的运算 25

2.3浮点数的表示和运算 35

2.3.1浮点数的表示 35

2.3.2浮点数的运算 38

2.4算术逻辑单元ALU 40

2.4.1串行进位加法器和并行进位加法器 40

2.4.2多功能算术逻辑部件的结构 42

习题2 43

第3章 存储系统 49

3.1存储系统概述 49

3.1.1存储器的性能指标 49

3.1.2存储器分类 50

3.1.3存储系统的层次化结构 50

3.2主存储器 51

3.2.1主存储器概述 51

3.2.2半导体随机存取存储器RAM 52

3.2.3半导体只读存储器ROM 56

3.2.4主存容量的扩展方式 57

3.3高速缓冲存储器Cache 63

3.3.1 Cache的组成原理 63

3.3.2 Cache的地址映像方式 64

3.3.3 Cache的替换算法 70

3.3.4 Cache的更新（写）策略 71

3.3.5分体存储体系结构（哈佛体系结构） 71

3.4其他形式的高速存储器 71

3.4.1双端口存储器 72

3.4.2多模块交叉形式存储器 73

3.4.3相联存储器 74

3.5虚拟存储器系统 74

3.5.1虚拟存储器概述 75

3.5.2虚拟存储器的管理方式与存储保护 75

3.5.3虚拟存储器的工作过程 79

3.6辅助存储器 80

3.6.1辅助存储器概述 80

3.6.2磁表面存储器 81

3.6.3光盘存储器 85

3.6.4 U盘存储器 86

习题3 87

第4章 指令系统 93

4.1指令系统概述 93

4.1.1指令与指令系统 93

4.1.2指令系统的性能要求 94

4.2指令格式 94

4.2.1地址码字段的格式 95

4.2.2操作码字段的格式 97

4.2.3数据在存储器中的存放方式 98

4.3寻址方式 99

4.3.1立即数寻址 100

4.3.2寄存器寻址 100

4.3.3直接寻址 101

4.3.4寄存器间接寻址 101

4.3.5存储器间接寻址 102

4.3.6变址寻址 102

4.3.7基址寻址 103

4.3.8相对寻址 104

4.3.9堆栈寻址 105

4.4指令的类型 106

4.4.1数据传送类指令 106

4.4.2算术/逻辑运算类指令 106

4.4.3程序控制类指令 107

4.4.4输入/输出类指令 107

4.4.5其他指令 107

4.5指令格式举例 107

4.6常用指令系统 109

4.6.1复杂指令系统计算机 109

4.6.2精简指令系统计算机 109

习题4 110

第5章 中央处理单元CPU 114

5.1 CPU的功能和基本结构 114

5.1.1 CPU的功能和性能 114

5.1.2 CPU的基本组成结构 115

5.1.3时序系统和时序控制方式 116

5.2指令的执行过程 118

5.2.1概述 118

5.2.2具体执行过程 119

5.3控制器的组成和工作原理 122

5.3.1控制器概述 122

5.3.2微程序控制器 122

5.3.3组合逻辑控制器 131

5.4指令流水线 133

5.4.1指令流水线概述 133

5.4.2流水线基本工作原理 134

5.4.3流水线中的相关问题 135

5.4.4超标量流水线技术 136

习题5 136

第6章 总线 143

6.1总线概述 143

6.1.1总线的基本概念 143

6.1.2系统总线的结构 144

6.1.3总线的主要性能指标 145

6.1.4典型的总线标准 146

6.2总线信息传输 147

6.2.1总线的操作 147

6.2.2信息传输方式 147

6.2.3总线定时方式 148

6.3总线仲裁 150

6.3.1总线仲裁的概念 150

6.3.2总线仲裁方式 150

习题6 153

第7章 输入/输出系统 156

7.1外围设备 156

7.1.1输入/输出设备概述 156

7.1.2常用输入设备 157

7.1.3常用输出设备 158

7.2输入/输出接口 163

7.2.1 I/O接口的基本功能 163

7.2.2 I/O接口电路的分类与基本组成 164

7.2.3 I/O端口的编址方式 166

7.3输入/输出信息传送控制方式 167

7.3.1程序直接传送方式 167

7.3.2程序中断传送方式 167

7.3.3直接存储器存取（DMA）方式 174

7.3.4 1/O通道控制方式和外围处理机方式 177

习题7 179

习题答案 184

参考文献 193