第1章 计算机系统概述 1
1.1 计算机的发展历程 1
1.2 计算机的种类 11
1.3 计算机的性能指标 14
1.4 计算机的基本组成 15
1.5 计算机语言 21
1.6 计算机系统的分层组织结构 21
本章小结 23
习题一 24
第2章 数据的机器级表示及运算 25
2.1 数制及转换 25
2.1.1 进位记数制 25
2.1.2 数制的转换 27
2.2 数值数据的机器表示 29
2.2.1 数据的机器数表示 30
2.2.2 定点数和浮点数 32
2.3 非数值数据的机器表示 35
2.3.1 二进制编码的十进制数 35
2.3.2 字符编码 36
2.3.3 汉字的表示方法 39
2.4 定点数的运算及实现 41
2.4.1 定点数的加减运算 41
2.4.2 定点数的乘法运算 46
2.4.3 定点数的除法运算 49
2.5 浮点数的运算 51
2.5.1 浮点数的加减运算 52
2.5.2 浮点数的乘除运算 55
2.6 数据校验码 56
2.6.1 奇偶校验码 56
2.6.2 海明校验码 57
2.6.3 循环冗余校验码 60
本章小结 61
习题二 62
第3章 汇编级机器组织 66
3.1 汇编级机器指令系统 66
3.1.1 指令系统的发展 66
3.1.2 指令系统性能的要求 67
3.1.3 指令操作的种类 69
3.2 指令格式 72
3.2.1 指令字长 72
3.2.2 地址码 73
3.2.3 操作码 75
3.3 数据的存储与寻址方式 79
3.3.1 数据的存储方式 79
3.3.2 寻址方式 80
3.4 RISC 87
3.4.1 精简指令集计算机的出现 87
3.4.2 精简指令集计算机特点 88
3.5 指令系统举例 89
3.5.1 Pentium微处理器指令系统 89
3.5.2 SPARC指令系统 93
本章小结 95
习题三 96
第4章 存储系统组织与结构 100
4.1 存储系统概述 100
4.1.1 存储器的组织 100
4.1.2 存储器的分类 101
4.1.3 存储器的分层结构 103
4.2 半导体存储器 104
4.2.1 半导体存储器的种类 104
4.2.2 半导体存储器的组成与工作原理 106
4.2.3 主存储器的设计 111
4.3 交叉存储技术 117
4.4 高速缓冲存储器 121
4.4.1 cache实现的基本原理 121
4.4.2 主存与cache的地址映射 123
4.4.3 替换算法 128
4.4.4 cache的写策略 129
4.4.5 cache性能分析 130
4.4.6 cache举例：Pentium 4的cache组织 132
4.5 虚拟存储器 133
4.5.1 虚拟存储器实现的基本原理 133
4.5.2 虚拟存储器的分页式管理 135
4.5.3 虚拟存储器的分段式管理 138
4.5.4 虚拟存储器的段页式管理 140
4.5.5 虚拟存储器的替换策略 141
4.5.6 虚拟存储器举例：Pentium的虚拟存储器组织 143
本章小结 145
习题四 145
第5章 输入输出系统组织 150
5.1 输入输出系统概述 150
5.1.1 输入输出设备 150
5.1.2 输入输出接口 151
5.1.3 输入输出设备的编址与管理 154
5.2 输入输出控制方式 156
5.2.1 程序控制方式 156
5.2.2 中断控制方式 159
5.2.3 DMA控制方式 172
5.2.4 通道控制方式 176
5.3 外部存储器的组织 180
5.3.1 磁盘存储器 181
5.3.2 磁带存储器 187
5.3.3 光盘存储器 189
5.4 RAID技术 194
本章小结 202
习题五 202
第6章 总线与接口组织 206
6.1 互连结构 206
6.2 总线互连 207
6.2.1 总线的基本概念 207
6.2.2 总线互连结构 209
6.2.3 总线的控制方式 210
6.3 总线标准及举例 214
6.3.1 总线标准 214
6.3.2 ISA总线 215
6.3.3 PCI总线 216
6.3.4 PCI-X总线 221
6.3.5 PCI-Express总线 221
6.3.6 现代微机总线配置 222
6.4 外部总线接口 224
6.4.1 SCSI 224
6.4.2 IEEE 1394接口 227
6.4.3 USB接口 230
本章小结 233
习题六 234
第7章 CPU组织与结构 236
7.1 CPU的功能和组成 236
7.1.1 CPU的功能 236
7.1.2 CPU的基本组成 237
7.1.3 CPU的寄存器组织 239
7.2 指令周期 241
7.2.1 几个时间概念 241
7.2.2 典型指令的指令周期 243
7.2.3 指令周期的方框图语言描述 249
7.3 CPU的时序和控制 250
7.3.1 CPU的时序系统 250
7.3.2 CPU的控制方式 252
7.4 控制部件的硬布线实现 254
7.4.1 硬布线控制器的基本原理 255
7.4.2 硬布线控制器设计举例 256
7.4.3 硬布线控制器的缺点及其改进 258
7.5 微程序控制器 259
7.5.1 微程序控制的基本概念 260
7.5.2 微程序控制器的组成 262
7.5.3 微程序设计举例 263
7.5.4 微程序控制的特点 266
7.6 微程序设计技术 267
7.6.1 微命令编码 268
7.6.2 微地址的形成方法 270
7.6.3 微指令的格式及执行方式 273
7.7 典型CPU及主要技术 277
7.7.1 Intel CPU 277
7.7.2 Pentium 4的结构 280
本章小结 284
习题七 284
第8章 并行组织与结构 290
8.1 计算机系统的并行性 290
8.1.1 计算机体系结构的概念 290
8.1.2 体系结构中的并行性 292
8.1.3 提高并行性的技术途径 293
8.2 流水线技术 295
8.2.1 流水线的基本概念 295
8.2.2 流水线的分类 296
8.2.3 流水线的主要性能参数 299
8.2.4 流水线的相关问题 302
8.2.5 超流水线技术 305
8.3 多处理机系统 309
8.3.1 多处理机系统分类 309
8.3.2 多处理机的cache一致性 311
8.3.3 多处理机操作系统 313
8.3.4 多处理机的并行性实现 314
8.4 机群系统 318
8.4.1 机群系统的定义 318
8.4.2 机群系统的组成 319
8.4.3 机群系统中的关键技术 320
8.4.4 机群系统举例 321
8.5 多核处理器 323
8.5.1 多核处理器产生的背景 323
8.5.2 多核处理器结构 324
8.5.3 多核发展的关键技术 326
8.5.4 多核发展趋势 330
本章小结 332
习题八 332
参考文献 335