第一篇概述 1
第1章计算机系统概论 1
目录 1
1-1计算机系统简介 2
1-1-1计算机简史 2
1-1-2计算机的应用 3
1-1-3计算机的发展趋势 4
1-1-4计算机体系结构和计算机组成 5
1-2-2图灵机的基本模型 6
1-2 图灵机 6
1-2-1 图灵及图灵机简介 6
1-2-3图灵机的功能 7
1-2-4图灵机与冯·诺依曼型计算机 7
1-3计算机的组织结构 8
1-3-1冯·诺依曼计算机的特点 8
1-3-2计算机的硬件框图 9
1-4-1虚拟机的概念 10
1-4计算机的层次结构 10
1-3-3非冯·诺依曼计算机 10
1-4-2虚拟机的层次结构 11
1-4-3硬件和软件的逻辑等价性 11
1-5计算机的性能指标 12
1-5-1 机器字长 12
1-5-2存储容量 12
1-6 小结 13
习题 13
1-5-3运算速度 13
第2章数字逻辑 15
2-1 布尔代数 16
2-1-1基本逻辑运算 16
2-1-2复合逻辑运算 17
2-2 门 17
2-3组合逻辑电路 19
2-3-1多路转换器 19
2-3-2译码器 20
2-3-3只读存储器 20
2-3-4加法器 21
2-4 时序电路 22
2-4-1 触发器 22
24-2寄存器 23
2-4-3计数器 24
2-5 小结 26
习题 26
第二篇计算机系统 27
第3章系统总线 27
3-1计算机系统互连结构 28
3-2总线的基本概念 29
第6章输入输出系统 1 31
3-3总线内部结构 33
3-4总线连接方式 34
3-5总线设计要素 37
3-6 PCI总线 42
3-6-1 多总线分级结构 42
3-6-2总线内部结构 43
3-6-3总线周期类型 45
3-6-4总线周期操作 46
3-6-5 总线仲裁 48
3-7 小结 49
习题 50
第4章存储器 51
4-1-1存储器的特性 52
4-1存储器概述 52
4-1-2存储器分类 53
4-1-3存储器的层次结构 54
4-2半导体主存储器 56
4-2-1 半导体存储器的分类 56
4-2-3芯片逻辑 58
4-2-2半导体存储器的组织 58
4-2-4 DRAM的刷新 60
4-2-5芯片的封装 61
4-3存储器与CPU连接 62
4-3-1存储容量的扩展 63
4-3-2存储器与CPU的连接 65
第7章信息的表示 1 67
第三篇中央处理器（CPU） 67
4-3-3提高存取速度的措施 68
4-4高速缓冲存储器（Cache） 68
4-4-1 原理 69
4-4-2 Cache的设计要素 70
4-4-3 PentiumⅡ的Cache组织 77
4-5虚拟存储器 79
4-5-1虚拟存储器的基本概念 79
4-5-2页式虚拟存储器 80
4-5-3段式虚拟存储器 81
4-5-4段页式虚拟存储器 82
4-5-5替换算法 84
4-6 小结 84
习题 85
第5章外围设备 87
5-1 概述 88
5-1-1 外部设备的一般功能与组成 88
5-1-2外部设备的分类 88
5-1-3调用I/O设备的层次 90
5-2键盘 91
5-2-1硬件扫描键盘 91
5-2-2软件扫描键盘 92
5-3-1显示方式与常见显示规格 94
5-3 显示设备 94
5-3-2光栅扫描成像原理 95
5-3-3屏幕显示与显示缓存间的对应关系 98
5-4打印设备 102
5-4-1打印设备的分类 102
5-4-2点阵针式打印机 103
5-4-3激光打印机 104
5-4-5几种打印机的比较 105
5-4-4喷墨打印机 105
5-5外部存储器 106
5-5-1磁盘 106
5-5-2 RAID（磁盘冗余阵列） 109
5-5-3光存储器 116
5-5-4磁带 118
5-6外部接口：SCSI和FireWire 119
5-6-1接口的类型 119
5-6-2点对点和多点配置 119
5-6-3小型计算机系统接口（SCSI） 119
5-6-4FireWire串行总线 123
习题 127
5-7 小结 127
6-1-1输入输出接口 132
6-1-2接口的功能、基本组成和类型 132
6-1输入输出系统概述 132
6-1-3外设的识别与端口寻址 134
6-1-4输入输出信息传送控制方式 136
6-2程序查询方式及其接口 137
6-2-1程序查询方式 137
6-2-2程序查询方式接口 138
6-3程序中断方式及其接口 140
6-3-1 中断的基本概念 140
6-3-2中断请求和中断判优 142
6-3-3中断响应和中断处理 144
6-3-4多重中断与中断屏蔽 146
6-3-5中断全过程 148
6-3-6程序中断接口结构 149
6-3-7中断控制器 149
6-4 DMA方式及其接口 151
6-4-1 DMA方式的基本概念 151
6-4-2DMA接口 152
6-4-3 DMA传送方法与传送过程 155
6-4-4 DMA控制器与外设的接口 158
6-5通道方式及其接口 159
6-5-1通道的基本概念 159
6-5-2通道的类型 160
6-5-3通道工作过程 162
6-6小结 163
习题 164
7-1定点数的表示方法 168
7-1-1原码表示法 168
7-1-2补码表示法 168
7-2浮点数的表示方法 169
7-2-1 原理 169
7-2-2二进制浮点表示的IEEE标准 171
7-3文字信息的表示 172
7-3-1字符与字符串的表示 172
7-3-2汉字的表示 173
7-4其他信息的表示 174
7-4-1语音的计算机表示方法 174
7-4-3图形的计算机表示 175
7-4-2位图图像的计算机表示 175
7-5 小结 176
习题 176
第8章运算方法和运算器 177
8-1定点算术运算 178
8-1-1加法和减法 178
8-1-2溢出 178
8-1-3乘法 179
8-1-4除法 181
8-2浮点算术运算 183
8-2-1加法和减法 183
8-2-2乘法和除法 184
8-2-3舍入 186
8-4算术／逻辑单元（ALU） 187
8-4-1 ALU的组成 187
8-3逻辑运算 187
8-4-2先行进位的实现 188
8-5 小结 190
第9章指令系统 191
9-1指令系统的发展与性能要求 192
9-1-1指令系统的发展 192
9-1-2指令系统性能的要求 192
9-1-3低级语言与硬件结构的关系 193
9-2机器指令的设计要素 194
9-2-1机器指令要素 194
9-2-2指令表示 194
9-2-3指令类型 195
9-2-4地址数目 196
9-2-5指令集设计 196
9-3指令格式 197
9-3-1操作码 197
9-3-2地址码 198
9-3-3指令字长 199
9-4操作数类型和操作类型 200
9-4-1操作数类型 200
9-4-2操作类型 201
9-5指令和操作数的寻址方式 203
9-5-1指令的寻址方式 203
9-5-2操作数寻址方式 204
9-6 RISC技术 211
9-6-1 RISC的产生和发展 211
9-6-2 RISC的主要特征 213
9-6-3 RISC和CISC的比较 215
9-7小结 217
习题 217
第10章CPU的结构与功能 219
10-1处理器组织 220
10-2-2控制和状态寄存器 221
10-2寄存器组织 221
10-2-1用户可见寄存器 221
10-3控制器 223
10-4指令周期 224
10-5时序产生器 224
10-5-1 时序信号 224
1-5-2时序信号产生器 225
10-6指令流水 226
10-6-1流水线策略 226
10-6-2流水线的主要问题 228
10-7RISC的硬件结构 230
10-8 Pentium处理器 230
10-8-1 Pentium的结构框图 230
10-8-2寄存器组织 231
习题 232
10-9 小结 232
第11章控制单元的功能 233
第四篇控制单元（CU） 233
11-1 微操作 234
11-2指令周期分析 234
11-2-1取指周期 235
11-2-2间址周期 235
11-2-3执行周期 235
11-2-4中断周期 237
11-3 CPU控制 237
11-3-1功能需求 237
11-3-2控制信号 238
11-3-3控制方式 239
11-3-4控制信号举例 240
11-3-5 CPU内部组织 242
习题 245
11-4小结 245
第12章控制单元的设计 247
12-1硬布线控制器 248
12-1-1控制器输入 248
12-1-2控制器逻辑 248
12-2微程序控制器 249
12-2-1基本概念 249
12-2-2微程序控制器 250
12-2-3微指令编码 254
12-2-4微地址的形成方法 254
12-2-5微指令格式 255
12-3小结 256
习题 256
参考文献 257