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第1章 计算机系统概述1

1.1 计算机组成的任务1

1.2 计算机的硬件系统构成2

1.2.1 计算机的基本硬件组成2

1.2.2 计算机的主要性能指标3

1.3 计算机的软件系统构成4

1.3.1 计算机的语言4

1.3.2 计算机的软件5

1.4 计算机系统的层次结构特征5

1.5 电子计算机的发展简史7

习题8

第2章 计算机的数据表示9

2.1 字符数据的表示9

2.2 逻辑数据的表示10

2.3 校验码12

2.3.1 码距与校验位的概念12

2.3.2 奇偶校验码13

2.3.3 海明校验码13

2.3.4 循环冗余校验码16

2.4 数值数据的表示19

2.4.1 数的二进制真值表示19

2.4.2 用BCD码表示十进制数20

2.4.3 定点数的表示21

2.4.4 浮点数的表示25

习题28

第3章 运算方法和运算部件29

3.1 定点加减法运算29

3.1.1 补码加减法运算29

3.1.2 行波进位补码加法／减法器32

3.2 定点乘法运算34

3.2.1 原码一位乘法34

3.2.2 补码一位乘法35

3.2.3 阵列乘法器37

3.3 定点除法运算40

3.3.1 原码一位除法40

3.3.2 补码一位除法43

3.3.3 阵列除法器46

3.4 定点运算器的组成与结构47

3.4.1 逻辑运算与移位操作47

3.4.2 算术逻辑单元的功能设计48

3.4.3 定点运算器的基本结构51

3.5 浮点运算53

3.5.1 浮点加法、减法运算53

3.5.2 浮点乘法、除法运算57

3.5.3 浮点运算部件58

习题58

第4章 存储器系统60

4.1 概述60

4.1.1 存储器分类60

4.1.2 存储器系统的层次结构61

4.2 主存储器62

4.2.1 静态随机读写存储器63

4.2.2 动态随机读写存储器67

4.2.3 只读存储器73

4.2.4 存储器与CPU的连接76

4.2.5 可并行访问的存储器85

4.3 高速缓冲存储器88

4.3.1 cache的工作原理88

4.3.2 地址映射与地址转换90

4.3.3 cache的块替换策略96

4.3.4 cache的写策略98

4.3.5 多cache结构99

4.4 虚拟存储器101

4.4.1 虚拟存储器概述101

4.4.2 页式虚拟存储器102

4.4.3 段式虚拟存储器104

4.4.4 段页式虚拟存储器106

4.4.5 快表技术108

习题111

第5章 指令系统114

5.1 指令系统概述114

5.2 指令格式及其设计115

5.2.1 指令的基本格式115

5.2.2 指令的操作数类型和操作类型116

5.2.3 寻址方式118

5.2.4 指令操作码的设计122

5.2.5 指令地址码的设计125

5.2.6 指令格式举例127

5.3 精简指令系统计算机131

5.3.1 从CISC到RISC131

5.3.2 RISC的主要特点132

习题133

第6章 中央处理器136

6.1 CPU的功能和组成136

6.1.1 CPU的主要功能136

6.1.2 CPU的基本组成和结构136

6.2 指令周期140

6.2.1 指令周期的基本概念140

6.2.2 指令周期分析举例141

6.2.3 指令周期流程图143

6.3 时序信号和时序产生器144

6.3.1 时序信号的基本概念144

6.3.2 控制器的控制方式146

6.3.3 时序产生器的组成及工作原理147

6.4 硬布线控制器151

6.4.1 硬布线控制器的结构及工作原理151

6.4.2 控制信号的设计152

6.4.3 指令周期控制153

6.5 微程序控制器155

6.5.1 微程序控制原理155

6.5.2 微指令的格式160

6.5.3 水平型微指令的编码方法162

6.5.4 微程序的执行顺序控制164

6.5.5 动态微程序设计168

6.6 指令流水线169

6.6.1 并行处理的概念169

6.6.2 指令流水线的工作原理170

6.6.3 多功能流水线172

6.6.4 流水线的性能指标174

6.6.5 影响指令流水线性能的主要因素175

6.6.6 提高指令级并行度的技术179

6.6.7 典型流水处理器举例180

习题183

第7章 系统总线186

7.1 总线概述186

7.1.1 总线的基本概念186

7.1.2 总线的特性及性能指标187

7.2 总线结构188

7.2.1 总线的结构类型188

7.2.2 总线结构实例189

7.2.3 总线接口190

7.3 总线仲裁191

7.3.1 集中式仲裁191

7.3.2 分布式仲裁193

7.4 总线操作的定时方式194

7.4.1 同步定时方式194

7.4.2 异步定时方式195

7.5 总线标准196

习题197

第8章 输入输出系统198

8.1 输入输出系统概述198

8.2 输入设备199

8.2.1 键盘199

8.2.2 鼠标200

8.2.3 触摸屏201

8.2.4 扫描仪201

8.3 输出设备202

8.3.1 显示器202

8.3.2 打印机208

8.4 辅助存储器212

8.4.1 磁记录原理与记录方式213

8.4.2 硬磁盘存储器216

8.4.3 磁盘阵列存储器223

8.4.4 光盘存储器228

8.5 输入输出接口233

8.5.1 输入输出接口的功能和基本结构233

8.5.2 I/O端口的编址方式235

8.6 输入输出数据传送方式235

8.6.1 程序查询方式236

8.6.2 程序中断方式238

8.6.3 直接存储器访问方式250

8.6.4 I/O通道方式255

8.6.5 I/O处理机方式262

习题262

参考文献266