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第1章　概论1

1.1　计算机的发展史1

1.1.1　第一代到第四代电子数字计算机的简单回顾1

1.1.2 第一台通用电子数字计算机诞生的基础和历史背景3

1.1.3　推动计算机体系结构发展的重要事件4

1.2　计算机系统的基本组成6

1.2.1　计算机系统的软硬件概念6

1.2.2　计算机系统的硬件组成7

1.2.3　计算机的软件系统12

1.2.4　计算机系统的层次结构14

1.3　计算机的性能指标14

思考题与习题16

第2章　数据在计算机中的表示18

2.1　数值数据的表示18

2.1.1　进位计数制及相互转换18

2.1.2　数的符号表示20

2.1.3　数的小数点表示24

2.1.4　十进制数据表示34

2.2　非数值数据的表示35

2.2.1　逻辑数据35

2.2.2　字符及字符串的表示35

思考题与习题39

第3章　计算机的算术运算42

3.1　算术逻辑单元42

3.1.1　加法器及其进位结构42

3.1.2　多功能算术逻辑单元51

3.2　定点运算55

3.2.1　定点加减运算55

3.2.2　定点乘法运算60

3.2.3　定点除法运算71

3.3　运算器组织76

3.3.1　运算器组织76

3.3.2　位片式运算器AM290177

3.4　浮点运算80

3.4.1　浮点加减运算80

3.4.2　浮点乘除运算84

3.4.3　浮点运算所需要的硬件85

思考题与习题85

第4章　存储系统87

4.1 概述87

4.1.1　存储器的主要技术指标88

4.1.2　存储器的分类89

4.1.3　存储系统的层次结构91

4.1.4　存储体系93

4.2　主存储器94

4.2.1　主存储器基本结构与操作94

4.2.2　半导体随机存储器98

4.2.3　只读存储器（ROM）109

4.2.4　多体交叉存储器112

4.2.5　校验码113

4.2.6　相联存储器和双口存储器120

4.3　高速缓冲存储器121

4.3.1　Cache的工作原理122

4.3.2　主存-Cache地址映象和地址变换123

4.3.3　替换算法126

4.3.4　高速缓存的写策略128

4.4　虚拟存储器129

4.4.1　虚拟存储器概论129

4.4.2　页式虚拟存储器130

4.4.3　段式及段页式虚拟存储器132

思考题与习题135

第5章　指令系统137

5.1　机器指令137

5.1.1　机器指令格式137

5.1.2　操作数类型和存储方式141

5.1.3　指令的操作类型143

5.2　寻址方式146

5.2.1　指令的寻址方式147

5.2.2　操作数的寻址方式147

5.2.3　寻址方式举例151

5.3　指令格式举例154

5.3.1　Pentium指令格式154

5.3.2　PowerPC指令格式155

5.4　RISC技术156

5.4.1　RISC技术的提出156

5.4.2　RISC和CISC技术的比较157

5.4.3　RISC和CISC执行程序所需的时间比较158

思考题与习题159

第6章　中央处理器161

6.1　CPU的功能和组成161

6.1.1 CPU的功能161

6.1.2　CPU的组成161

6.2　时序控制方式与时序系统163

6.2.1　时序控制方式163

6.2.2　时序系统165

6.3　模型机指令的执行过程167

6.3.1　模型机的数据通路167

6.3.2　模型机的指令系统169

6.3.3　模型机的时序系统170

6.3.4　模型机指令的执行过程170

6.4　模型机控制器的硬布线设计178

6.4.1　设计方法178

6.4.2　模型机组合逻辑控制器框图181

6.5　模型机控制器的微程序设计182

6.5.1　微程序控制的基本原理182

6.5.2　微程序设计技术185

6.5.3　模型机的微程序设计195

6.5.4　微程序技术的应用203

6.6　CPU的流水线技术205

6.6.1　流水线的基本概念205

6.6.2　流水线的分类206

6.6.3　流水线中的主要问题207

6.6.4　线性流水线的性能207

6.6.5　高级流水线208

思考题与习题208

第7章　总线213

7.1　总线概述213

7.1.1　总线的组成213

7.1.2　总线性能指标214

7.1.3　总线标准215

7.2　总线结构216

7.2.1　总线结构的物理实现216

7.2.2　多总线结构216

7.3　总线控制218

7.3.1 总线仲裁218

7.3.2　总线通信控制221

7.4　实用总线标准224

7.4.1　PCI总线224

7.4.2　PCI Express总线228

思考题与习题230

第8章　外部设备232

8.1　输出设备232

8.1.1 打印机232

8.1.2　显示设备240

8.2　输入设备250

8.2.1　键盘251

8.2.2 鼠标器253

8.2.3　触摸屏254

8.3　辅助存储器255

8.3.1 辅助存储器的种类与技术指标255

8.3.2　磁记录原理257

8.3.3　编码方式260

8.3.4　磁盘存储器262

8.3.5　RAID（冗余磁盘阵列）268

8.3.6　磁带存储器273

8.3.7　光盘存储器273

思考题与习题278

第9章　输入输出系统281

9.1　概述281

9.1.1　输入输出系统的组成281

9.1.2　I/O设备与主机的连接方式281

9.1.3　I/O设备与主机的信息交换方式283

9.2　I/O接口284

9.2.1 I/O接口的功能284

9.2.2　I/O接口的分类285

9.2.3　I/O接口的基本组成286

9.2.4　I/O接口举例287

9.3　程序直接控制方式292

9.4　程序中断控制方式293

9.5　DMA（直接存储器访问）方式307

9.6　I/O通道方式311

思考题与习题314

参考文献317