第1章 计算机系统概述 1
1.1计算机发展历程 1
1.1.1计算机硬件的发展 1
1.1.2计算机软件的发展 2
1.1.3计算机的分类与发展方向 2
1.1.4本节习题精选 3
1.1.5答案与解析 3
1.2计算机系统层次结构 4
1.2.1计算机系统的组成 4
1.2.2计算机硬件的基本组成 4
1.2.3计算机软件的分类 6
1.2.4计算机的工作过程 7
1.2.5计算机系统的多级层次结构 7
1.2.6本节习题精选 8
1.2.7答案与解析 10
1.3计算机的性能指标 13
1.3.1计算机的主要性能指标 13
1.3.2几个专业术语 14
1.3.3本节习题精选 14
1.3.4答案与解析 17
1.4本章小结 20
1.5常见问题和易混淆知识点 21
第2章 数据的表示和运算 24
2.1数制与编码 24
2.1.1进位计数制及其相互转换 24
2.1.2真值和机器数 26
2.1.3 BCD码 27
2.1.4字符与字符串 27
2.1.5校验码 28
2.1.6本节习题精选 31
2.1.7答案与解析 33
2.2定点数的表示与运算 36
2.2.1定点数的表示 36
2.2.2定点数的运算 39
2.2.3强制类型转换 45
2.2.4本节习题精选 47
2.2.5答案与解析 54
2.3浮点数的表示与运算 62
2.3.1浮点数的表示 62
2.3.2浮点数的加减运算 64
2.3.3本节习题精选 66
2.3.4答案与解析 71
2.4算术逻辑单元（ALU ） 78
2.4.1串行加法器和并行加法器 79
2.4.2算术逻辑单元的功能和结构 82
2.4.3本节习题精选 83
2.4.4答案与解析 84
2.5本章小结 85
2.6常见问题和易混淆知识点 86
第3章 存储系统 89
3.1存储器的层次结构 90
3.1.1存储器的分类 90
3.1.2存储器的性能指标 91
3.1.3本节习题精选 91
3.1.4答案与解析 92
3.2存储器的层次化结构 93
3.2.1多级存储系统 93
3.2.2本节习题精选 94
3.2.3答案与解析 94
3.3半导体随机存储器 95
3.3.1半导体存储芯片 95
3.3.2 SRAM和DRAM 96
3.3.3只读存储器 98
3.3.4本节习题精选 99
3.3.5答案与解析 101
3.4主存储器与CPU的连接 103
3.4.1连接原理 103
3.4.2主存容量的扩展 104
3.4.3存储芯片的地址分配和片选 105
3.4.4存储器与CPU的连接 106
3.4.5本节习题精选 107
3.4.6答案与解析 109
3.5双端口RAM和多模块存储器 114
3.5.1双端口RAM 114
3.5.2多模块存储器 115
3.5.3本节习题精选 117
3.5.4答案与解析 118
3.6高速缓冲存储器 120
3.6.1程序访问的局部性原理 120
3.6.2 Cache的基本工作原理 121
3.6.3 Cache和主存的映射方式 122
3.6.4 Cache中主存块的替换算法 124
3.6.5 Cache写策略 124
3.6.6本节习题精选 125
3.6.7答案与解析 130
3.7虚拟存储器 136
3.7.1虚拟存储器的基本概念 136
3.7.2页式虚拟存储器 137
3.7.3段式虚拟存储器 137
3.7.4段页式虚拟存储器 138
3.7.5快表（TLB） 138
3.7.6虚拟存储器与Cache的比较 139
3.7.7本节习题精选 139
3.7.8答案与解析 143
3.8本章小结 147
3.9常见问题和易混淆知识点 148
第4章 指令系统 150
4.1指令格式 150
4.1.1指令的基本格式 150
4.1.2定长操作码指令格式 152
4.1.3扩展操作码指令格式 152
4.1.4本节习题精选 153
4.1.5答案与解析 155
4.2指令寻址方式 158
4.2.1指令寻址和数据寻址 158
4.2.2常见的数据寻址方式 158
4.2.3本节习题精选 162
4.2.4答案与解析 169
4.3 CISC和RISC的基本概念 174
4.3.1复杂指令系统计算机（CISC） 174
4.3.2精简指令系统计算机（RISC） 175
4.3.3 CISC和RISC的比较 175
4.3.4本节习题精选 176
4.3.5答案与解析 176
4.4本章小结 177
4.5常见问题和易混淆知识点 178
第5章 中央处理器 180
5.1 CPU的功能和基本结构 180
5.1.1 CPU的功能 180
5.1.2 CPU的基本结构 181
5.1.3本节习题精选 182
5.1.4答案与解析 184
5.2指令执行过程 186
5.2.1指令周期 186
5.2.2指令周期的数据流 187
5.2.3指令执行方案 189
5.2.4本节习题精选 190
5.2.5答案与解析 192
5.3数据通路的功能和基本结构 194
5.3.1数据通路的功能 194
5.3.2数据通路的基本结构 194
5.3.3本节习题精选 195
5.3.4答案与解析 200
5.4控制器的功能和工作原理 205
5.4.1控制器的结构和功能 205
5.4.2硬布线控制器 206
5.4.3微程序控制器 210
5.4.4本节习题精选 215
5.4.5答案与解析 220
5.5指令流水线 224
5.5.1指令流水线的基本概念 224
5.5.2流水线的分类 226
5.5.3影响流水线的因素 226
5.5.4流水线的性能指标 227
5.5.5超标量流水线的基本概念 228
5.5.6本节习题精选 229
5.5.7答案与解析 234
5.6本章小结 240
5.7常见问题和易混淆知识点 242
第6章 总线 243
6.1总线概述 243
6.1.1总线基本概念 243
6.1.2总线的分类 244
6.1.3系统总线的结构 244
6.1.4总线的性能指标 245
6.1.5本节习题精选 246
6.1.6答案与解析 249
6.2总线仲裁 252
6.2.1集中仲裁方式 252
6.2.2分布仲裁方式 254
6.2.3本节习题精选 254
6.2.4答案与解析 255
6.3总线操作和定时 256
6.3.1总线传输的4个阶段 256
6.3.2同步定时方式 256
6.3.3异步定时方式 256
6.3.4本节习题精选 257
6.3.5答案与解析 258
6.4总线标准 259
6.4.1常见的总线标准 259
6.4.2本节习题精选 260
6.4.3答案与解析 261
6.5本章小结 261
6.6常见问题和易混淆知识点 262
第7章 输入/输出系统 263
7.1I/O系统基本概念 263
7.1.1输入/输出系统 263
7.1.2 I/O控制方式 264
7.1.3本节习题精选 264
7.1.4答案与解析 265
7.2外部设备 265
7.2.1输入设备 265
7.2.2输出设备 265
7.2.3外存储器 267
7.2.4本节习题精选 269
7.2.5答案与解析 271
7.3 I/O接口 272
7.3.1 I/O接口的功能 272
7.3.2 I/O接口的基本结构 273
7.3.3 I/O接口的类型 273
7.3.4 I/O端口及其编址 273
7.3.5本节习题精选 274
7.3.6答案与解析 275
7.4 I/O方式 276
7.4.1程序查询方式 276
7.4.2程序中断方式 277
7.4.3 DMA方式 281
7.4.4本节习题精选 284
7.4.5答案与解析 291
7.5本章小结 298
7.6常见问题和易混淆知识点 299
参考文献 301