第1章 计算机系统概论 1
1.1 计算机系统简介 1
1.1.1 计算机系统的软、硬件 1
1.1.2 计算机系统的层次结构 2
1.1.3 计算机结构与组成 4
1.2 计算机系统基本组成 5
1.2.1 冯·诺依曼模型计算机 5
1.2.2 计算机硬件的基本组成 7
1.2.3 计算机软件的基本组成 11
1.2.4 计算机系统的工作过程 12
1.3 计算机系统的性能指标 16
1.3.1 计算机系统的性能指标 16
1.3.2 计算机硬件的性能设计 18
1.4 计算机系统发展历程 20
习题1 22
第2章 数据的表示与运算 23
2.1 数据的编码 23
2.1.1 数制及其转换 23
2.1.2 机器数及其编码 25
2.1.3 十进制数编码 29
2.1.4 字符编码 30
2.1.5 数据校验码 31
2.2 数据的表示 37
2.2.1 数值数据的表示方法 37
2.2.2 数值数据的定点表示 38
2.2.3 数值数据的浮点表示 39
2.2.4 非数值数据的表示 42
2.3 定点数的运算 45
2.3.1 移位运算 45
2.3.2 加减法运算 47
2.3.3 乘法运算 50
2.3.4 除法运算 59
2.4 浮点数的运算 67
2.4.1 浮点加减法运算 67
2.4.2 浮点乘除法运算 70
2.5 算术逻辑单元ALU 71
2.5.1 加法器组成 71
2.5.2 ALU的功能与组成 75
2.5.3 运算器组织 77
习题2 78
第3章 存储系统 82
3.1 存储系统概述 82
3.1.1 存储器分类 82
3.1.2 存储器主要性能指标 84
3.1.3 层次结构存储系统 84
3.2 半导体存储器基础 86
3.2.1 静态存储器（SRAM） 86
3.2.2 动态存储器（DRAM） 91
3.2.3 只读存储器（ROM） 100
3.3 主存储器 104
3.3.1 主存储器的基本组成 104
3.3.2 主存储器的逻辑设计 105
3.3.3 主存储器与CPU的连接 111
3.3.4 提高访存速度的措施 115
3.4 高速缓冲存储器 121
3.4.1 Cache的基本原理 121
3.4.2 Cache的相关技术 125
3.4.3 Cache的改进 133
3.5 虚拟存储器 135
3.5.1 虚拟存储器的概念 135
3.5.2 虚拟存储器的存储管理 138
3.5.3 虚拟存储器的工作过程 140
习题3 142
第4章 指令系统 145
4.1 指令系统组成 145
4.1.1 指令功能 145
4.1.2 指令格式 148
4.2 数据存放与寻址方式 150
4.2.1 操作数的存放方式 150
4.2.2 寻址方式 153
4.3 指令格式举例 158
4.3.1 Pentium指令系统 159
4.3.2 Power PC指令系统 161
4.4 指令系统发展 162
习题4 164
第5章 中央处理器 166
5.1 CPU的结构与工作原理 166
5.1.1 CPU的功能与结构 166
5.1.2 CPU的工作流程 168
5.1.3 指令执行过程 169
5.1.4 数据通路组织 176
5.2 控制器的组成与工作原理 181
5.2.1 控制器的基本结构 182
5.2.2 时序系统组成 182
5.2.3 微操作控制信号的时序控制方式 186
5.2.4 微操作控制信号的形成 188
5.3 硬布线控制器 192
5.4 微程序控制器 197
5.4.1 微程序控制思想 197
5.4.2 微程序控制器的组成原理 198
5.4.3 微指令格式及编码方式 200
5.4.4 微指令地址形成方式 203
5.4.5 微程序控制器设计 206
5.4.6 其他微程序设计方法 208
5.5 CPU举例 209
5.6 指令流水技术 211
5.6.1 指令流水线基本原理 212
5.6.2 指令流水线的相关及处理 214
5.6.3 高性能指令流水线 219
习题5 220
第6章 总线 224
6.1 总线概述 224
6.1.1 总线的分类 224
6.1.2 总线的特性 225
6.1.3 总线的性能指标 226
6.2 总线传输与控制 227
6.2.1 总线操作 227
6.2.2 总线仲裁 228
6.2.3 总线定时 231
6.2.4 总线标准 234
6.3 总线互联结构 235
6.3.1 总线互联的结构 235
6.3.2 总线互联的实现 238
习题6 239
第7章 输入／输出系统 240
7.1 I/O系统概述 240
7.1.1 I/O系统基本组成 240
7.1.2 I/O设备与主机的联系方式 241
7.1.3 I/O设备与主机的传送控制方式 243
7.2 外部设备 246
7.2.1 输入设备 247
7.2.2 输出设备 248
7.2.3 存储设备 253
7.3 I/O接口 264
7.3.1 I/O接口的功能 264
7.3.2 I/O接口的组成 265
7.4 程序查询方式 267
7.4.1 程序查询方式的流程 267
7.4.2 程序查询方式的接口组织 268
7.4.3 无条件传送方式 269
7.5 程序中断方式 270
7.5.1 中断基本概念 270
7.5.2 I/O中断的过程 273
7.5.3 I/O中断的组织 277
7.6 DMA方式 282
7.6.1 DMA的传送方式 283
7.6.2 DMA接口的基本组成 284
7.6.3 DMA的数据传送过程 285
7.6.4 DMA的组织 287
7.7 通道方式 289
7.7.1 通道的基本组成 290
7.7.2 通道的工作过程 291
7.7.3 通道的种类 292
习题7 293
参考文献 295