第1章 计算机系统概述 1
1.1计算机发展历程 1
1.1.1计算机硬件的发展 1
1.1.2计算机软件的发展 2
1.1.3计算机的分类与发展方向 2
1.1.4本节习题精选 3
1.1.5答案与解析 3
1.2计算机系统层次结构 4
1.2.1计算机系统的组成 4
1.2.2计算机硬件的基本组成 4
1.2.3计算机软件的分类 7
1.2.4计算机的工作过程 7
1.2.5计算机系统的多级层次结构 8
1.2.6本节习题精选 9
1.2.7答案与解析 10
1.3计算机的性能指标 12
1.3.1计算机的主要性能指标 12
1.3.2几个专业术语的概念 14
1.3.3本节习题精选 14
1.3.4答案与解析 16
1.4常见问题和易混淆知识点 19
第2章 数据的表示和运算 22
2.1数制与编码 23
2.1.1进位计数制及其相互转换 23
2.1.2真值和机器数 25
2.1.3 BCD码 25
2.1.4字符与字符串 25
2.1.5校验码 26
2.1.6本节习题精选 29
2.1.7答案与解析 31
2.2定点数的表示与运算 34
2.2.1定点数的表示 34
2.2.2定点数的运算 37
2.2.3本节习题精选 44
2.2.4答案与解析 50
2.3浮点数的表示与运算 57
2.3.1浮点数的表示 57
2.3.2浮点数的加减运算 60
2.3.3本节习题精选 61
2.3.4答案与解析 65
2.4算术逻辑单元ALU 71
2.4.1串行加法器和并行加法器 72
2.4.2算术逻辑单元的功能和结构 75
2.4.3本节习题精选 76
2.4.4答案与解析 77
2.5常见问题和易混淆知识点 78
第3章 存储系统 82
3.1存储器的层次结构 83
3.1.1存储器的分类 83
3.1.2存储器的性能指标 84
3.1.3本节习题精选 84
3.1.4答案与解析 85
3.2存储器的层次化结构 86
3.2.1多级存储系统 86
3.2.2本节习题精选 87
3.2.3答案与解析 88
3.3半导体随机存储器 88
3.3.1半导体存储芯片 88
3.3.2 SRAM存储器和DRAM存储器 89
3.3.3只读存储器 91
3.3.4本节习题精选 92
3.3.5答案与解析 94
3.4主存储器与CPU的连接 96
3.4.1连接原理 96
3.4.2主存容量的扩展 96
3.4.3存储芯片的地址分配和片选 98
3.4.4存储器与CPU的连接 99
3.4.5本节习题精选 100
3.4.6答案与解析 102
3.5双口RAM和多模块存储器 107
3.5.1双端口RAM 107
3.5.2多模块存储器 108
3.5.3本节习题精选 110
3.5.4答案与解析 110
3.6高速缓冲存储器 112
3.6.1程序访问的局部性原理 112
3.6.2 Cache的基本工作原理 112
3.6.3 Cache和主存的映射方式 113
3.6.4 Cache中主存块的替换算法 116
3.6.5 Cache写策略 116
3.6.6本节习题精选 117
3.6.7答案与解析 119
3.7虚拟存储器 125
3.7.1虚拟存储器的基本概念 125
3.7.2页式虚拟存储器 126
3.7.3段式虚拟存储器 126
3.7.4段页式虚拟存储器 127
3.7.5快表TLB 127
3.7.6虚拟存储器与Cache的比较 128
3.7.7本节习题精选 128
3.7.8答案与解析 131
3.8常见问题和易混淆知识点 134
第4章 指令系统 136
4.1指令格式 136
4.1.1指令的基本格式 136
4.1.2定长操作码指令格式 138
4.1.3扩展操作码指令格式 138
4.1.4本节习题精选 139
4.1.5答案与解析 141
4.2指令寻址方式 144
4.2.1指令寻址和数据寻址 144
4.2.2常见的数据寻址方式 145
4.2.3本节习题精选 149
4.2.4答案与解析 153
4.3 CISC和RISC的基本概念 156
4.3.1复杂指令系统计算机CISC 157
4.3.2精简指令系统计算机RISC 157
4.3.3 CISC和RISC的比较 157
4.3.4本节习题精选 158
4.3.5答案与解析 159
4.4常见问题和易混淆知识点 159
第5章 中央处理器 162
5.1 CPU的功能和基本结构 162
5.1.1 CPU的功能 162
5.1.2 CPU的基本结构 163
5.1.3本节习题精选 164
5.1.4答案与解析 166
5.2指令执行过程 168
5.2.1指令周期 168
5.2.2指令周期的数据流 169
5.2.3指令执行方案 171
5.2.4本节习题精选 172
5.2.5答案与解析 174
5.3数据通路的功能和基本结构 176
5.3.1数据通路的功能 176
5.3.2数据通路的基本结构 176
5.3.3本节习题精选 177
5.3.4答案与解析 181
5.4控制器的功能和工作原理 186
5.4.1控制器的结构和功能 186
5.4.2硬布线控制器 187
5.4.3微程序控制器 191
5.4.4本节习题精选 197
5.4.5答案与解析 200
5.5指令流水线 204
5.5.1指令流水线的基本概念 204
5.5.2流水线的分类 206
5.5.3影响流水线的因素 206
5.5.4流水线的性能指标 207
5.5.5超标量流水线的基本概念 209
5.5.6本节习题精选 209
5.5.7答案与解析 212
5.6多核处理器的基本概念 217
5.6.1多核处理器的发展简述 217
5.6.2多核处理器的基本概念 217
5.6.3多核处理器的主要技术和挑战 217
5.6.4本节习题精选 218
5.6.5答案与解析 218
5.7常见问题和易混淆知识点 218
第6章 总线 219
6.1总线概述 219
6.1.1总线基本概念 219
6.1.2总线的分类 220
6.1.3系统总线的结构 221
6.1.4总线的性能指标 222
6.1.5本节习题精选 222
6.1.6答案与解析 225
6.2总线仲裁 227
6.2.1集中仲裁方式 227
6.2.2分布仲裁方式 229
6.2.3本节习题精选 229
6.2.4答案与解析 230
6.3总线操作和定时 230
6.3.1总线传输的4个阶段 231
6.3.2同步定时方式 231
6.3.3异步定时方式 231
6.3.4本节习题精选 232
6.3.5答案与解析 233
6.4总线标准 234
6.4.1常见的总线标准 234
6.4.2本节习题精选 235
6.4.3答案与解析 236
6.5常见问题和易混淆知识点 236
第7章 输入/输出系统 237
7.1 I/O系统基本概念 237
7.1.1输入／输出系统 237
7.1.2 I/O控制方式 238
7.1.3本节习题精选 238
7.1.4答案与解析 239
7.2外部设备 239
7.2.1输入设备 239
7.2.2输出设备 239
7.2.3外存储器 241
7.2.4本节习题精选 244
7.2.5答案与解析 245
7.3 I/O接口 246
7.3.1 I/O接口的功能 247
7.3.2 I/O接口的基本结构 247
7.3.3 I/O接口的类型 248
7.3.4 I/O端口及其编址 248
7.3.5本节习题精选 248
7.3.6答案与解析 249
7.4 I/O方式 250
7.4.1程序查询方式 250
7.4.2程序中断方式 251
7.4.3 DMA方式 255
7.4.4通道方式 259
7.4.5本节习题精选 261
7.4.6答案与解析 267
7.5常见问题和易混淆知识点 274
附录A王道集训营介绍 276
参考文献 278