第1章 计算机系统结构概述 1
1.1概述 1
1.1.1计算机的应用 1
1.1.2计算机的类型、特征和性能指标 3
1.2计算机系统的组成 7
1.2.1计算机系统的硬件组成 7
1.2.2计算机系统的软件组成 13
1.3计算机的层次结构 16
1.3.1计算机系统的层次结构 16
1.3.2硬软件在逻辑上的等价性 17
1.4未来计算机的发展趋势 18
1.4.1计算机的发展概况 18
1.4.2计算机发展总趋势 21
1.5实例：打开计算机机箱 23
1.5.1剖析鼠标 23
1.5.2观察显示器 24
1.5.3打开机箱 24
本章小结 27
习题1 27
第2章 运算器原理与设计 28
2.1信息在计算机中的表示 28
2.1.1数的表示 28
2.1.2非数值数据的表示方法 43
2.1.3数据校验码 46
2.2算术逻辑运算基础 51
2.2.1定点数的加减法 51
2.2.2定点乘法运算 56
2.2.3定点除法运算 65
2.2.4浮点数的四则运算 69
2.2.5逻辑运算 74
2.3ALU原理、组织和设计 77
2.3.1运算器的基本结构 77
2.3.2加法器及其进位系统 79
2.3.3集成电路构成ALU 83
2.3.4运算器ALU设计 85
2.4实例：IA-32中的浮点部件 87
2.4.1IA-32的浮点系统结构 87
2.4.2Intel SSE2浮点体系结构 90
本章小结 90
习题2 91
第3章 层次结构的存储器组织和设计 93
3.1概述 93
3.1.1存储系统的层次结构 93
3.1.2存储器分类 95
3.1.3主存储器的性能指标 97
3.2半导体存储器和存储芯片 98
3.2.1SRAM存储元和芯片 98
3.2.2动态MOS存储元和芯片 104
3.2.3只读存储器芯片 111
3.3主存储器系统设计 116
3.3.1高性能存储器 116
3.3.2主存系统组织设计 123
3.4层次结构的存储系统组织 130
3.4.1高速缓存Cache 130
3.4.2虚拟存储器 141
3.5实例：Intel Pentium P4和AMD Opteron的存储器层次结构 146
3.5.1Intel Pentium P4和AMD Opteron的层次结构存储器 146
3.5.2减少缺失损失的技术 148
本章小结 149
习题3 150
第4章 指令系统 152
4.1指令功能和类型 152
4.1.1概述 152
4.1.2数据传送类指令 153
4.1.3输入／输出指令 153
4.1.4算术运算类指令 153
4.1.5逻辑运算类指令 154
4.1.6程序转移控制类指令 154
4.1.7处理机控制类指令 155
4.1.8其他指令 155
4.2指令格式 156
4.2.1指令字长 157
4.2.2操作码 158
4.2.3地址码 158
4.3寻址方式 160
4.3.1指令的寻址方式 160
4.3.2操作数寻址方式 160
4.4RISC与CISC指令系统 163
4.4.1CISC的特点 164
4.4.2RISC结构采用的基本技术 164
4.4.3经典CISC和纯RISC体系结构的比较 166
4.5实例：Intel x86指令系统 166
4.5.1Intel x86指令系统特点 166
4.5.2Intel x86指令系统简介 167
4.6实例：ARM指令系统 171
4.6.1ARM指令系统的特点 172
4.6.2ARM指令系统简介 172
本章小结 179
习题4 179
第5章 中央处理器原理与设计 182
5.1处理器工作原理 182
5.1.1处理器的功能 182
5.1.2处理器组成 183
5.1.3指令周期 186
5.1.4时序产生器 196
5.1.5时序控制方式 198
5.1.6利用流水线提高处理器性能 199
5.2控制器设计方法 204
5.2.1硬布线逻辑控制器设计 204
5.2.2微程序控制器设计 210
5.2.3可编程逻辑设计 223
5.3实例：典型的处理器 230
5.3.1INTEL 8086／80286／80386／80486处理器 230
5.3.2INTEL Pentium系列处理器 234
5.3.3ARM处理器 236
本章小结 240
习题5 240
第6章 总线与输入／输出系统 245
6.1总线系统 245
6.1.1总线结构形态与系统总线连接方式 245
6.1.2系统总线与I／O设备的信息传送方式 248
6.1.3系统总线的组成及功能 249
6.1.4总线的控制与通信 250
6.2总线实例 254
6.2.1PCI总线 254
6.2.2USB和IEEE 1394总线 255
6.3输入／输出系统 257
6.3.1输入／输出接口 257
6.3.2外围设备与CPU交换信息的方式 259
6.4常用外围设备 275
6.4.1基本的输入／输出设备 276
6.4.2硬盘外存储器 286
6.5实例：数码相机 292
本章小结 295
习题6 295
参考文献 298