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第1章 计算机系统概论1

1.1计算机发展史1

1.1.1现代计算机的发展2

1.1.2微处理器的发展4

1.2计算机系统组成6

1.2.1计算机硬件系统6

1.2.2计算机软件系统11

1.3计算机系统结构13

1.4计算机系统的性能指标16

1.5计算机的应用18

1.6本章小结20

习题120

第2章 数据表示与运算方法21

2.1数据表示21

2.1.1数制及其相互转换21

2.1.2有符号数26

2.1.3定点数31

2.1.4浮点数32

2.1.5字符编码35

2.1.6汉字编码35

2.2逻辑运算37

2.3定点运算39

2.3.1移位运算39

2.3.2加减法运算41

2.3.3乘法运算49

2.3.4除法运算58

2.3.5定点运算器62

2.4浮点四则运算65

2.4.1浮点加减运算65

2.4.2浮点乘法运算68

2.4.3浮点除法运算69

2.4.4浮点运算器70

2.5本章小结70

习题271

第3章 存储系统73

3.1存储系统概述73

3.1.1基本概念73

3.1.2评价指标75

3.1.3存储器分类76

3.1.4存储系统的层次结构78

3.2主存储器80

3.2.1主存储器的基本结构80

3.2.2静态随机存取存储器81

3.2.3动态随机存取存储器83

3.2.4只读存储器86

3.2.5存储器与CPU的连接89

3.2.6多体交叉存储器96

3.3高速缓冲存储器98

3.3.1概述98

3.3.2 Cache性能评价100

3.3.3地址映射101

3.3.4替换算法与更新策略104

3.4虚拟存储器105

3.4.1基本概念105

3.4.2页式虚拟存储器105

3.4.3段式虚拟存储器106

3.4.4段页式虚拟存储器107

3.4.5替换算法108

3.4.6快表TLB109

3.5数据校验110

3.5.1概述110

3.5.2奇偶校验码111

3.5.3海明码112

3.5.4循环冗余校验码114

3.6本章小结116

习题3116

第4章 中央处理器119

4.1 CPU的功能和组成119

4.1.1 CPU的功能119

4.1.2 CPU的组成121

4.1.3 CPU中的主要寄存器122

4.1.4控制器的实现方式124

4.2时序系统与控制方式125

4.2.1指令执行过程125

4.2.2指令周期126

4.2.3多时序系统128

4.2.4指令周期的表示129

4.2.5控制方式130

4.3微程序控制器132

4.3.1基本概念132

4.3.2微程序控制器原理135

4.3.3微操作命令的分析143

4.3.4微程序设计技术149

4.3.5微程序设计举例154

4.4组合逻辑控制器158

4.4.1控制器结构158

4.4.2控制器设计方法158

4.5流水线技术163

4.5.1指令流水线164

4.5.2流水线性能167

4.5.3流水线中的相关性169

4.6本章小结171

习题4172

第5章 指令系统174

5.1基本概念174

5.1.1操作码174

5.1.2地址码175

5.1.3指令字长176

5.2指令的寻址方式177

5.3指令格式的设计182

5.3.1指令设计的影响因素182

5.3.2 Pentium指令格式举例182

5.3.3指令格式设计举例185

5.4 RISC与CISC技术187

5.4.1 CISC与Intel指令集187

5.4.2 RISC190

5.4.3 RISC和CISC的比较191

5.5本章小结192

习题5193

第6章 总线系统195

6.1概述195

6.1.1基本概念195

6.1.2总线分类196

6.1.3总线的性能指标197

6.2总线结构198

6.2.1单总线结构199

6.2.2多总线结构200

6.3总线仲裁与通信控制202

6.3.1总线仲裁202

6.3.2通信控制205

6.4 PCI（PCI-E）210

6.4.1 PCI及其总线信号210

6.4.2数据传输过程213

6.4.3 PCI-E217

6.5 USB219

6.5.1 USB总线概述219

6.5.2系统组成220

6.5.3 USB传输协议222

6.6本章小结226

习题6227

第7章 输入输出系统229

7.1输入输出系统概述229

7.1.1 IO接口的功能230

7.1.2 I/O接口的组成231

7.1.3 I/O接口的分类232

7.1.4 I/O接口的控制方式233

7.1.5 I/O端口及编址方式234

7.2程序控制方式237

7.2.1无条件传送方式238

7.2.2程序查询控制方式240

7.3中断传送方式244

7.3.1中断的基本概念244

7.3.2 I/O中断的处理过程250

7.3.3中断控制器8259A251

7.3.4中断方式输入接口电路254

7.3.5中断方式输出接口电路255

7.4直接存储器存取方式256

7.4.1 DMA方式的基本原理257

7.4.2 DMA传送方式260

7.5 I/O通道（I/O处理机）261

7.6 I/O接口标准265

7.6.1 IDE和SATA接口265

7.6.2 SCSI接口267

7.6.3 FireWire接口270

7.7本章小结270

习题7270

第8章 输入输出设备273

8.1概述273

8.2辅助存储设备274

8.2.1磁存储技术274

8.2.2硬磁盘存储器276

8.2.3软磁盘存储器283

8.2.4磁带存储器285

8.2.5光盘存储器287

8.3输入设备291

8.3.1键盘292

8.3.2鼠标298

8.3.3扫描仪299

8.3.4触摸屏301

8.3.5摄像头302

8.4输出设备304

8.4.1显示器304

8.4.2打印机312

8.4.3其他输出设备314

习题8315

第9章 处理器新技术318

9.1处理器技术318

9.2多核处理器322

9.2.1多核结构322

9.2.2同构多核324

9.2.3异构多核326

9.3图形处理器327

9.3.1 G80架构328

9.3.2 Fermi架构328

9.4计算机的未来发展趋势332

9.5本章小结334

习题9334

参考文献335