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第1章 计算机系统概论 1

1.1计算机发展史 1

1.1.1现代计算机的发展 2

1.1.2微处理器的发展 4

1.2计算机系统组成 6

1.2.1计算机硬件系统 6

1.2.2计算机软件系统 11

1.3计算机系统结构 13

1.4计算机系统的性能指标 16

1.5计算机的应用 18

1.6本章小结 20

习题1 20

第2章 数据表示与运算方法 21

2.1数据表示 21

2.1.1数制及其相互转换 21

2.1.2有符号数 26

2.1.3定点数 31

2.1.4浮点数 32

2.1.5字符编码 35

2.1.6汉字编码 35

2.2逻辑运算 37

2.3定点运算 39

2.3.1移位运算 39

2.3.2加减法运算 41

2.3.3乘法运算 49

2.3.4除法运算 58

2.3.5定点运算器 62

2.4浮点四则运算 65

2.4.1浮点加减运算 65

2.4.2浮点乘法运算 68

2.4.3浮点除法运算 69

2.4.4浮点运算器 70

2.5本章小结 70

习题2 71

第3章 存储系统 73

3.1存储系统概述 73

3.1.1基本概念 73

3.1.2评价指标 75

3.1.3存储器分类 76

3.1.4存储系统的层次结构 78

3.2主存储器 80

3.2.1主存储器的基本结构 80

3.2.2静态随机存取存储器 81

3.2.3动态随机存取存储器 83

3.2.4只读存储器 86

3.2.5存储器与CPU的连接 89

3.2.6多体交叉存储器 96

3.3高速缓冲存储器 98

3.3.1概述 98

3.3.2 Cache性能评价 100

3.3.3地址映射 101

3.3.4替换算法与更新策略 104

3.4虚拟存储器 105

3.4.1基本概念 105

3.4.2页式虚拟存储器 105

3.4.3段式虚拟存储器 106

3.4.4段页式虚拟存储器 107

3.4.5替换算法 108

3.4.6快表TLB 109

3.5数据校验 110

3.5.1概述 110

3.5.2奇偶校验码 111

3.5.3海明码 112

3.5.4循环冗余校验码 114

3.6本章小结 116

习题3 116

第4章 中央处理器 119

4.1 CPU的功能和组成 119

4.1.1 CPU的功能 119

4.1.2 CPU的组成 121

4.1.3 CPU中的主要寄存器 122

4.1.4控制器的实现方式 124

4.2时序系统与控制方式 125

4.2.1指令执行过程 125

4.2.2指令周期 126

4.2.3多时序系统 128

4.2.4指令周期的表示 129

4.2.5控制方式 130

4.3微程序控制器 132

4.3.1基本概念 132

4.3.2微程序控制器原理 135

4.3.3微操作命令的分析 143

4.3.4微程序设计技术 149

4.3.5微程序设计举例 154

4.4组合逻辑控制器 158

4.4.1控制器结构 158

4.4.2控制器设计方法 158

4.5流水线技术 163

4.5.1指令流水线 164

4.5.2流水线性能 167

4.5.3流水线中的相关性 169

4.6本章小结 171

习题4 172

第5章 指令系统 174

5.1基本概念 174

5.1.1操作码 174

5.1.2地址码 175

5.1.3指令字长 176

5.2指令的寻址方式 177

5.3指令格式的设计 182

5.3.1指令设计的影响因素 182

5.3.2 Pentium指令格式举例 182

5.3.3指令格式设计举例 185

5.4 RISC与CISC技术 187

5.4.1 CISC与Intel指令集 187

5.4.2 RISC 190

5.4.3 RISC和CISC的比较 191

5.5本章小结 192

习题5 193

第6章 总线系统 195

6.1概述 195

6.1.1基本概念 195

6.1.2总线分类 196

6.1.3总线的性能指标 197

6.2总线结构 198

6.2.1单总线结构 199

6.2.2多总线结构 200

6.3总线仲裁与通信控制 202

6.3.1总线仲裁 202

6.3.2通信控制 205

6.4 PCI（PCI-E） 210

6.4.1 PCI及其总线信号 210

6.4.2数据传输过程 213

6.4.3 PCI-E 217

6.5 USB 219

6.5.1 USB总线概述 219

6.5.2系统组成 220

6.5.3 USB传输协议 222

6.6本章小结 226

习题6 227

第7章 输入输出系统 229

7.1输入输出系统概述 229

7.1.1 IO接口的功能 230

7.1.2 I/O接口的组成 231

7.1.3 I/O接口的分类 232

7.1.4 I/O接口的控制方式 233

7.1.5 I/O端口及编址方式 234

7.2程序控制方式 237

7.2.1无条件传送方式 238

7.2.2程序查询控制方式 240

7.3中断传送方式 244

7.3.1中断的基本概念 244

7.3.2 I/O中断的处理过程 250

7.3.3中断控制器8259A 251

7.3.4中断方式输入接口电路 254

7.3.5中断方式输出接口电路 255

7.4直接存储器存取方式 256

7.4.1 DMA方式的基本原理 257

7.4.2 DMA传送方式 260

7.5 I/O通道（I/O处理机） 261

7.6 I/O接口标准 265

7.6.1 IDE和SATA接口 265

7.6.2 SCSI接口 267

7.6.3 FireWire接口 270

7.7本章小结 270

习题7 270

第8章 输入输出设备 273

8.1概述 273

8.2辅助存储设备 274

8.2.1磁存储技术 274

8.2.2硬磁盘存储器 276

8.2.3软磁盘存储器 283

8.2.4磁带存储器 285

8.2.5光盘存储器 287

8.3输入设备 291

8.3.1键盘 292

8.3.2鼠标 298

8.3.3扫描仪 299

8.3.4触摸屏 301

8.3.5摄像头 302

8.4输出设备 304

8.4.1显示器 304

8.4.2打印机 312

8.4.3其他输出设备 314

习题8 315

第9章 处理器新技术 318

9.1处理器技术 318

9.2多核处理器 322

9.2.1多核结构 322

9.2.2同构多核 324

9.2.3异构多核 326

9.3图形处理器 327

9.3.1 G80架构 328

9.3.2 Fermi架构 328

9.4计算机的未来发展趋势 332

9.5本章小结 334

习题9 334

参考文献 335