第一章 计算机系统概论 1
1.1计算机的分类 1
1.2计算机的发展简史 2
1.2.1计算机的五代变化 2
1.2.2半导体存储器的发展 3
1.2.3微处理器的发展 3
1.2.4计算机的性能指标 5
1.3计算机的硬件 6
1.3.1硬件组成要素 6
1.3.2运算器 7
1.3.3存储器 8
1.3.4控制器 8
1.3.5适配器与输入输出设备 11
1.4计算机的软件 11
1.4.1软件的组成与分类 11
1.4.2软件的发展演变 12
1.5计算机系统的层次结构 13
1.5.1多级组成的计算机系统 13
1.5.2软件与硬件的逻辑等价性 14
本章小结 14
习题 15
第二章 运算方法和运算器 16
2.1数据与文字的表示方法 16
2.1.1数据格式 16
2.1.2数的机器码表示 19
2.1.3字符与字符串的表示方法 23
2.1.4汉字的表示方法 24
2.1.5校验码 25
2.2定点加法、减法运算 26
2.2.1补码加法 26
2.2.2补码减法 27
2.2.3溢出概念与检测方法 28
2.2.4基本的二进制加法减法器 29
2.3定点乘法运算 31
2.3.1原码并行乘法 31
2.3.2直接补码并行乘法 36
2.4定点除法运算 38
2.4.1原码除法算法原理 38
2.4.2并行除法器 40
2.5定点运算器的组成 43
2.5.1逻辑运算 43
2.5.2多功能算术逻辑运算单元（ALU） 45
2.5.3内部总线 49
2.5.4定点运算器的基本结构 49
2.6浮点运算方法和浮点运算器 51
2.6.1浮点加法、减法运算 51
2.6.2浮点乘法、除法运算 54
2.6.3浮点运算流水线 55
2.6.4浮点运算器实例 58
本章小结 60
习题 60
第三章 多层次的存储器 62
3.1存储器概述 62
3.1.1存储器的分类 62
3.1.2存储器的分级 63
3.1.3主存储器的技术指标 63
3.2SRAM存储器 64
3.2.1基本的静态存储元阵列 6
3.2.2基本的SRAM逻辑结构 65
3.2.3读写周期波形图 66
3.3 DRAM存储器 67
3.3.1 DRAM存储元的记忆原理 67
3.3.2 DRAM芯片的逻辑结构 68
3.3.3读写周期、刷新周期 69
3.3.4存储器容量的扩充 70
3.3.5高级的DRAM结构 71
3.3.6 DRAM主存读/写的正确性校验 75
3.4只读存储器和闪速存储器 76
3.4.1只读存储器ROM 76
3.4.2FLASH存储器 80
3.5并行存储器 82
3.5.1双端口存储器 82
3.5.2多模块交叉存储器 85
3.6 cache存储器 88
3.6.1cache 本原理 88
3.6.2主存与eache的地址映射 90
3.6.3替换策略 95
3.6.4cache的写操作策略 95
3.6.5Pentium 4的cache组织 96
3.7虚拟存储器 97
3.7.1虚拟存储器的基本概念 97
3.7.2页式虚拟存储器 99
3.7.3段式虚拟存储器和段页式虚拟存储器 101
3.7.4虚存的替换算法 104
3.8奔腾系列机的虚存组织 104
3.8.1存储器模型 104
3.8.2虚地址模式 105
3.8.3分页模式下的地址转换 106
3.9存储保护 107
3.9.1存储区域保护 107
3.9.2访问方式保护 109
本章小结 109
习题 110
第四章 指令系统 113
4.1指令系统的发展与性能要求 113
4.1.1指令系统的发展 113
4.1.2对指令系统性能的要求 113
4.1.3低级语言与硬件结构的关系 114
4.2指令格式 115
4.2.1操作码 115
4.2.2地址码 116
4.2.3指令字长度 117
4.2.4指令助记符 117
4.2.5指令格式举例 118
4.3操作数类型 120
4.3.1一般的数据类型 120
4.3.2Pentium数据类型 120
4.3.3Power PC数据类型 120
4.4指令和数据的寻址方式 121
4.4.1指令的寻址方式 121
4.4.2操作数基本寻址方式 122
4.4.3寻址方式举例 125
4.5典型指令 129
4.5.1指令的分类 129
4.5.2基本指令系统的操作 130
4.5.3精简指令系统 130
4.6 ARM汇编语言 133
本章小结 134
习题 134
第五章 中央处理机 137
5.1 CPU的功能和组成 137
5.1.1 CPU的功能 137
5.1.2 CPU的基本组成 137
5.1.3 CPU中的主要寄存器 138
5.1.4操作控制器与时序产生器 139
5.2指令周期 140
5.2.1指令周期的基本概念 140
5.2.2 MOV指令的指令周期 141
5.2.3 LAD指令的指令周期 143
5.2.4 ADD指令的指令周期 145
5.2.5 STO指令的指令周期 145
5.2.6 JMP指令的指令周期 147
5.2.7用方框图语言表示指令周期 147
5.3时序产生器和控制方式 150
5.3.1时序信号的作用和体制 150
5.3.2时序信号产生器 151
5.3.3控制方式 153
5.4微程序控制器 153
5.4.1微程序控制原理 153
5.4.2微程序设计技术 160
5.5硬连线控制器 163
5.6传统CPU 166
5.6.1 Intel 8088 CPU 166
5.6.2 IBM 370系列CPU 167
5.7流水CPU 168
5.7.1并行处理技术 168
5.7.2流水CPU的结构 169
5.7.3流水线中的主要问题 171
5.7.4奔腾CPU 173
5.8 RISC CPU 177
5.8.1 RISC机器的特点 177
5.8.2 RISC CPU实例 178
本章小结 182
习题 183
第六章 总线系统 185
6.1总线的概念和结构形态 185
6.1.1总线的基本概念 185
6.1.2总线的连接方式 186
6.1.3总线的内部结构 188
6.1.4总线结构实例 189
6.2总线接口 190
6.2.1信息传送方式 190
6.2.2总线接口的基本概念 192
6.3总线的仲裁 194
6.3.1集中式仲裁 194
6.3.2分布式仲裁 196
6.4总线的定时和数据传送模式 196
6.4.1总线的定时 196
6.4.2总线数据传送模式 199
6.5HOST总线和PCI总线 199
6.5.1多总线结构 199
6.5.2PCI总线信号 201
6.5.3总线周期类型 202
6.5.4总线周期操作 203
6.5.5总线仲裁 204
6.6 InfiniBand标准 204
6.6.1 InfiniBand的体系结构 204
6.6.2 InfiniBand的通信协议 205
本章小结 207
习题 207
第七章 外围设备 209
7.1外围设备概述 209
7.1.1外围设备的一般功能 209
7.1.2外围设备的分类 209
7.2磁盘存储设备 210
7.2.1磁记录原理 210
7.2.2磁盘的组成和分类 212
7.2.3磁盘驱动器和控制器 213
7.2.4磁盘上信息的分布 215
7.2.5磁盘存储器的技术指标 216
7.3磁盘存储设备的技术发展 217
7.3.1磁盘cache 217
7.3.2磁盘阵列RAID 218
7.3.3可移动存储设备 219
7.4磁带存储设备 219
7.5光盘和磁光盘存储设备 220
7.5.1光盘存储设备 220
7.5.2磁光盘存储设备 222
7.6.显示设备 223
7.6.1显示设备的分类与有关概念 223
7.6.2字符/图形显示器 224
7.6.3图像显示设备 226
7.6.4 VESA显示标准 227
7.7输入设备和打印设备 229
7.7.1输入设备 229
7.7.2打印设备 230
本章小结 232
习题 232
第八章 输入输出系统 234
8.1外围设备的速度分级与信息交换方式 234
8.1.1外围设备的速度分级 234
8.1.2信息交换方式 235
8.2程序查询方式 237
8.3程序中断方式 240
8.3.1中断的基本概念 240
8.3.2程序中断方式的基本I/O接口 241
8.3.3单级中断 243
8.3.4多级中断 244
8.3.5中断控制器 247
8.3.6 Pentium 中断机制 248
8.4 DMA方式 250
8.4.1 DMA的基本概念 250
8.4.2 DMA传送方式 251
8.4.3 基本的DMA控制器 253
8.4.4选择型和多路型DMA控制器 255
8.5通道方式 258
8.5.1通道的功能 258
8.5.2通道的类型 259
8.5.3通道结构的发展 260
8.6通用I/O标准接口 261
8.6.1并行I/O标准接口SCSI 261
8.6.2串行I/O标准接口IEEE1394 262
本章小结 264
习题 265
第九章 安腾高性能处理机体系结构 267
9.1高性能处理机体系结构的演变 267
9.1.1IA体系结构的历史演变 267
9.1.2英特尔64位处理机的两种体系结构 268
9.2安腾体系结构的基本设思想 269
9.3安腾指令系统结构 271
9.3.1执行单元与指令类型 272
9.3.2安腾寄存器结构 272
9.3.3安腾指令格式 273
9.3.4安腾汇编语言格式 275
9.4指令级并行机制 275
9.4.1推断执行技术 276
9.4.2推测技术 278
9.5双核安腾处理机的组成 281
9.5.1双核安腾处理机的基本特性 281
9.5.2双核安腾处理机的组织结构 283
本章小结 285
习题 286
第十章 并行体系结构 288
10.1体系结构中的并行性 288
10.1.1并行性的概念 288
10.1.2提高并行性的技术途径 289
10.1.3单处理机系统中并行性的发展 289
10.1.4多处理机系统中并行性的发展 289
10.1.5并行处理机的体系结构类型 291
10.2超长指令字处理机 292
10.2.1VLIW处理机的特点 292
10.2.2VLIW处理机的结构模型 293
10.2.3典型处理机结构 294
10.3多线程与超线程处理机 296
10.3.1指令级并行与线程级并行 296
10.3.2同时多线程结构 298
10.3.3超线程处理机结构 298
10.4向量处理机 300
10.4.1向量处理的基本概念 300
10.4.2向量处理机的结构 302
10.4.3并行向量处理机 306
10.5多处理机 308
10.5.1多处理机系统的分类 308
10.5.2 SMP的基本概念 309
10.5.3 SMP的结构和实例 309
10.5.4多处理机操作系统 312
10.5.5多处理机的cache一致性 313
10.6机群系统 314
10.6.1机群系统的定义和特点 314
10.6.2机群系统的体系结构 315
10.6.3IBM SP2系统 317
10.6.4超级刀片系统 318
本章小结 321
习题 322
附录A《计算机组成与系统结构》（第五版·立体化教材）配套教材与教学设备 324
附录B计算机组成原理研究生入学统考大纲 325
参考文献 327