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第1章 计算机系统概述1

1.1 第一台电子数字计算机的诞生1

1.2 计算机发展的时代划分2

1.3 微型计算机的发展简史——Intel CPU的发展5

1.4 芯片的制造8

1.4.1 从晶体管到集成电路芯片8

1.4.2 集成电路芯片的制造过程9

1.5 计算机系统的组成10

1.5.1 计算机硬件组成10

1.5.2 计算机软件组成13

1.6 计算机系统的抽象层次结构14

1.7 程序的开发与执行过程16

1.7.1 计算机执行的简单实例16

1.7.2 可执行文件在硬件上的执行18

1.8 计算机性能评价19

1.9 用基准程序对计算机进行性能评估21

1.10 云计算、普适化、物联网、智能化22

1.11 总结24

习题24

第2章 数字电路分析与设计基础26

2.1 逻辑代数与数字电路的关系26

2.2 布尔代数与数字电路的关系27

2.2.1 基本逻辑运算28

2.2.2 逻辑函数的定义与基本公式30

2.2.3 逻辑函数的表示方法31

2.2.4 逻辑函数的化简与实现34

2.3 组合逻辑电路分析与设计40

2.3.1 组合逻辑电路的分析41

2.3.2 组合逻辑电路的设计44

2.4 时序逻辑电路分析与设计49

2.4.1 触发器51

2.4.2 同步时序逻辑电路的分析55

2.4.3 同步时序逻辑电路的设计58

习题63

第3章 计算机容易存储与处理的数据形式66

3.1 数制和编码66

3.1.1 进位计数制66

3.1.2 数据格式69

3.1.3 数的机器码表示71

3.2 整数的表示72

3.2.1 定点数的编码表示72

3.2.2 无符号整数和带符号整数的表示74

3.2.3 C语言中的整数74

3.3 浮点数的表示74

3.3.1 浮点数的表示范围74

3.3.2 浮点数的规格化75

3.3.3 C语言中的浮点数类型75

3.4 十进制数的表示76

3.4.1 用ASCII码字符表示76

3.4.2 用BCD码表示76

3.5 非数值数据的编码表示76

3.5.1 逻辑值77

3.5.2 西文字符77

3.5.3 汉字字符77

3.6 数据的宽度和存储78

3.6.1 计算机中数据的单位78

3.6.2 计算机中数据存储和排列79

3.7 数据的基本运算79

3.7.1 按位运算79

3.7.2 逻辑运算80

3.7.3 移位运算80

3.7.4 整数加减运算80

3.7.5 整数乘法运算81

3.7.6 浮点运算82

3.8 定点运算器的组成83

3.8.1 寄存器组83

3.8.2 内部总线83

3.8.3 算术逻辑运算单元（ALU）84

习题85

第4章 计算机能够理解与执行的程序形式87

4.1 程序转换概述87

4.1.1 机器指令与汇编指令87

4.1.2 指令集体系结构88

4.1.3 生成机器代码的过程89

4.2 80x86指令系统概述92

4.2.1 指令格式92

4.2.2 CPU寄存器组织92

4.2.3 IA-32 CPU寄存器组织96

4.2.4 8086寻址方式97

4.2.5 IA-32的寻址方式100

4.3 IA-32常用指令类型及其操作101

4.3.1 传送指令102

4.3.2 定点算术运算指令105

4.3.3 按位运算指令108

4.3.4 控制转移指令111

4.3.5 IA-32汇编语言实例112

4.4 C语言程序的机器级表示113

4.4.1 过程调用语句的汇编指令表示113

4.4.2 选择语句的汇编指令表示114

4.4.3 循环结构和汇编指令表示115

4.4.4 数组的分配和访问116

习题117

第5章 计算机执行程序的过程119

5.1 程序执行的概述119

5.2 CPU的基本功能和组成122

5.3 时序控制方式与时序系统124

5.3.1 时序控制方式124

5.3.2 三级时序系统124

5.4 数据通路125

5.4.1 构造一个模型机126

5.4.2 模型机的时序系统127

5.4.3 微操作序列128

5.4.4 控制器的设计129

5.4.5 实例计算机中的数据通路131

5.4.6 控制信号的设置132

5.5 数据通路的发展135

5.5.1 单总线数据通路135

5.5.2 三总线数据通路135

5.6 CPU的流水线技术136

5.6.1 流水线的基本概念137

5.6.2 流水线的特点138

5.7 流水线中的主要问题138

5.8 高级流水线139

习题140

第6章 计算机存储程序和数据的方式141

6.1 存储器概述141

6.1.1 存储器的基本概念141

6.1.2 存储器的分类141

6.1.3 存储器的层次结构143

6.2 主存与CPU的连接144

6.3 主存储器146

6.3.1 概述146

6.3.2 只读存储器147

6.3.3 半导体随机存储器149

6.3.4 半导体存储器的扩展152

6.3.5 PC主存储器的物理结构158

6.4 高速缓存158

6.4.1 高速缓存的工作原理160

6.4.2 高速缓存—主存地址映射及变换161

6.4.3 高速缓存的替换算法165

6.4.4 高速缓存的写策略166

6.4.5 现代计算机的高速缓存结构166

6.4.6 C语言例子167

习题169

第7章 计算机输入/输出程序和数据的方式172

7.1 I/O系统概述172

7.2 I/O硬件174

7.2.1 I/O设备174

7.2.2 I/O接口的基本作用175

7.2.3 I/O接口的基本组成176

7.2.4 I/O接口的输入/输出控制方法176

7.2.5 I/O的编址179

7.3 中断方式的输入/输出181

7.3.1 中断的概念181

7.3.2 中断的处理过程185

7.3.3 中断控制器8259A190

7.4 DMA方式的输入/输出198

7.4.1 DMA的概念198

7.4.2 DMA传送的过程198

7.4.3 DMA控制器8237A199

习题210

课后习题答案212

参考文献239