第1章 计算机系统概述 1
1.1 计算工具的进步轨迹 1
1.1.1 算盘和算筹的启示 1
1.1.2 从提花机到巴贝奇分析机——内程序计算机的发展轨迹 4
1.1.3 从帕斯卡加法器说起——内动力计算机的进步轨迹 7
1.1.4 模拟计算机与数字计算机 11
1.2 0、1编码 13
1.2.1 二进制计算 13
1.2.2 声音的0、1编码 23
1.2.3 图形／图像的0、1编码 24
1.2.4 文字的0、1编码 27
1.2.5 指令的0、1编码与计算机程序设计语言 30
1.2.6 数据传输中的差错检验 32
1.3 电子数字计算机工作原理 35
1.3.1 现代数字电子计算机体系结构的确立 35
1.3.2 布尔代数与逻辑电路 37
1.3.3 计算机存储器基础 43
1.3.4 计算机控制器的工作原理 46
1.3.5 一个程序的执行过程 48
1.3.6 指令的时序 49
1.3.7 操作系统——计算机的自我管理 51
1.3.8 自动计算机工作原理的再讨论 54
1.4 计算机系统结构和发展 54
1.4.1 现代计算机系统的模块结构 54
1.4.2 现代计算机系统的层次结构 54
1.4.3 计算机系统的主要性能指标 56
1.4.4 计算机系统的发展 59
习题 62
第2章 存储系统 67
2.1 主存储器 67
2.1.1 ROM记忆元件 67
2.1.2 RAM记忆元件 69
2.1.3 存储体的扩展方式 71
2.1.4 RAM的读／写时序 73
2.1.5 RAM工作模式 75
2.1.6 内存条 76
2.1.7 RAM技术参数 77
2.1.8 并行存储器 79
2.1.9 未来记忆元件 83
2.2 辅助存储器 86
2.2.1 磁表面存储原理 86
2.2.2 硬磁盘存储器 88
2.2.3 磁盘阵列RAID 93
2.2.4 光盘存储器 96
2.2.5 闪速存储器 101
2.3 存储体系 102
2.3.1 多级存储体系的建立 102
2.3.2 多级存储体系的性能参数 104
2.3.3 Cache-主存结构 105
2.3.4 虚拟存储器 107
习题 110
第3章 输入输出系统 114
3.1 I/O设备 114
3.1.1 I/O设备及其发展 114
3.1.2 键盘 117
3.1.3 打印设备 120
3.1.4 显示设备 128
3.1.5 其他图形／图像设备 134
3.1.6 定位、拾取与触摸设备 137
3.1.7 语音处理设备 138
3.1.8 虚拟现实技术 139
3.1.9 流通领域用外部设备 142
3.2 I/O设备接口 146
3.2.1 影响I/O设备与计算机连接的主要因素 146
3.2.2 缓冲技术 148
3.2.3 I/O接口的功能与分类 149
3.2.4 I/O接口结构 150
3.2.5 可编程并行接口8255A 151
3.2.6 串行接口 153
3.3 I/O过程的程序直接控制 156
3.3.1 I/O过程的程序无条件传送控制方式 156
3.3.2 I/O过程的程序查询传送方式 156
3.4 I/O过程的程序中断控制 158
3.4.1 程序中断控制的概念 158
3.4.2 中断过程及其管理 161
3.4.3 中断接口 164
3.4.4 多重中断 166
3.5 I/O数据传送的DMA控制 166
3.5.1 DMA的基本概念 166
3.5.2 DMA与CPU共享存储器冲突的解决方案 167
3.5.3 DMA控制器 169
3.5.4 DMA传送过程 170
3.5.5 DMA小结 172
3.6 I/O过程的通道控制 172
3.6.1 通道控制及其特点 172
3.6.2 通道控制原理 174
3.6.3 通道类型 176
3.7 I/O管理 177
3.7.1 设备驱动程序 178
3.7.2 ROM BIOS 178
3.7.3 I/O设备分配 180
习题 182
第4章 总线与主板 185
4.1 总线及其工作原理 185
4.1.1 总线特性及其分类 185
4.1.2 总线的组成与基本传输过程 188
4.1.3 总线的争用与仲裁 189
4.1.4 总线通信过程中主从方的协调方式 192
4.1.5 总线的性能指标 196
4.2 几种标准系统总线 197
4.2.1 ISA总线 198
4.2.2 PCI总线 199
4.2.3 AGP总线 203
4.2.4 PCI-Express总线 205
4.3 几种标准IO总线 206
4.3.1 RS-232/RS-449串行接口标准 206
4.3.2 IDE接口与SCSI接口总线 208
4.3.3 USB总线 210
4.3.4 IEEE 1394总线 213
4.4 微型计算机主板 214
4.4.1 主板的构成 215
4.4.2 主板驱动 219
4.4.3 主板品牌级别 219
4.4.4 主板分类 220
习题 221
第5章 控制器组成 222
5.1 处理器的外特性——指令系统 222
5.1.1 概述 222
5.1.2 寻址方式 225
5.1.3 Intel 8086指令简介 229
5.1.4 CISC与RISC 238
5.1.5 指令系统的设计内容 242
5.2 组合逻辑控制器 242
5.2.1 指令的微操作分析 243
5.2.2 指令的时序控制与时序部件 245
5.2.3 组合逻辑控制器设计举例 247
5.3 微程序控制器 250
5.3.1 概述 250
5.3.2 微程序操作控制部件的组成 250
5.3.3 微程序操作控制部件设计举例 251
习题 254
第6章 计算机体系和元器件的发展 261
6.1 计算机并行技术概述 261
6.1.1 计算机硬件并行技术的发展 261
6.1.2 计算机并行性开发的技术对策 262
6.1.3 Flynn分类法 263
6.2 指令级并行技术 264
6.2.1 流水技术概述 265
6.2.2 流水线中的相关冲突 268
6.2.3 流水线中的多发射技术 270
6.2.4 Pentium CPU 272
6.2.5 RISC处理器的体系结构 275
6.2.6 流水线向量处理机 280
6.3 线程级并行技术 284
6.3.1 对称多处理器技术SMP 285
6.3.2 同时多线程技术SMT 290
6.3.3 超线程技术HT 293
6.4 多核处理器 297
6.4.1 多核处理器及其特点 297
6.4.2 多核＋多线程——CMT技术 298
6.5 非Neumann体系的计算机系统 299
6.5.1 数据流计算机 299
6.5.2 归约机 301
6.5.3 智能计算机 303
6.5.4 人工神经网络计算机 307
6.6 计算机元器件技术展望 311
6.6.1 关于摩尔定律寿命的讨论 311
6.6.2 纳米电子器件 312
6.6.3 量子计算机 314
6.6.4 光学计算机 316
6.6.5 超导技术 317
6.6.6 生物计算机 318
习题 320
附录A 国内外常用二进制逻辑元件图形符号对照图 322
参考文献 324