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第1章 计算机系统概论1

1．1计算机的分类、发展与应用1

1．1．1计算机的分类2

1．1．2计算机的发展概况2

1．1．3计算机的应用5

1．2计算机的基本组成8

1．2．1计算机硬件8

1．2．2计算机软件13

1．2．3软件与硬件的逻辑等价性16

1．3计算机系统的概念16

1．3．1计算机系统的层次结构16

1．3．2计算机系统的三个术语17

1．3．3计算机体系结构的分类18

习题20

第2章 运算方法和运算器22

2．1数据信息的表示22

2．1．1数值数据的表示22

2．1．2非数值数据的表示34

2．1．3数据信息的校验40

2．2定点运算和定点运算器42

2．2．1定点加、减法运算42

2．2．2定点乘、除法运算44

2．2．3逻辑运算45

2．2．4定点运算器的组成46

2．3浮点运算和浮点运算器50

2．3．1浮点数的加、减法运算50

2．3．2浮点数的乘、除法运算55

2．3．3浮点运算流水线55

2．3．4浮点运算器实例59

习题61

第3章 存储系统63

3．1存储器概述63

3．1．1基本概念63

3．1．2存储器的分类63

3．1．3存储器的分级结构64

3．1．4存储器的基本构成65

3．2半导体存储器芯片66

3．2．1随机读写存储器66

3．2．2只读存储器66

3．3主存储器68

3．3．1主存储器的技术指标68

3．3．2主存储器的基本组成69

3．3．3主存储器的扩展70

3．4高速存储器72

3．4．1双端口存储器72

3．4．2多模块交叉存储器72

3．4．3相联存储器75

3．5高速缓冲存储器76

3．5．1 cache基本原理76

3．5．2地址映射78

3．5．3替换策略79

3．5．4写操作策略80

3．5．5 Pentium PC机的cache81

3．6虚拟存储器81

3．6．1虚拟存储器基本原理81

3．6．2页式虚拟存储器83

3．6．3段式虚拟存储器84

3．6．4段页式虚拟存储器85

3．6．5替换算法86

3．6．6 Pentium PC机的虚拟地址模式86

3．7存储保护87

3．7．1存储区域保护87

3．7．2访问方式保护89

习题89

第4章 指令系统92

4．1指令系统概述92

4．1．1指令系统的发展92

4．1．2指令系统的性能要求93

4．2指令格式93

4．2．1操作码94

4．2．2地址码94

4．2．3指令字长度95

4．2．4指令助记符96

4．3指令分类96

4．4寻址方式98

4．4．1指令寻址方式98

4．4．2操作数寻址方式99

4．4．3堆栈寻址方式104

4．5指令系统实例107

4．5．1 8086／8088指令系统107

4．5．2 Pentium指令系统109

4．5．3 Pentium 4指令系统109

4．5．4 Core 2指令系统110

习题111

第5章 中央处理器113

5．1 CPU的功能和组成113

5．1．1 CPU的基本功能114

5．1．2 CPU的基本组成114

5．1．3 CPU中的主要寄存器115

5．1．4操作控制器和时序发生器117

5．2 CPU的工作过程118

5．2．1指令的执行过程118

5．2．2指令周期119

5．2．3时序发生器124

5．2．4控制方式125

5．3操作控制器126

5．3．1组合逻辑控制器126

5．3．2微程序控制器127

5．3．3组合逻辑控制器与微程序控制器的比较132

5．4 CPU新技术132

5．4．1并行处理技术概述132

5．4．2流水线技术133

5．4．3 SIM技术139

5．4．4 RISC技术142

5．4．5超线程／多核技术144

5．4．6动态执行技术145

5．4．7低功耗管理技术148

5．5 CPU实例150

5．5．1 8086／8088 CPU150

5．5．2 Pentium CPU151

5．5．3 Pentium 4 CPU154

5．5．4 Core 2 CPU156

习题158

第6章 总线系统161

6．1总线系统概述161

6．1．1总线的基本概念161

6．1．2总线的内部结构163

6．1．3总线接口165

6．1．4总线的连接方式166

6．2总线的控制与通信169

6．2．1总线的控制169

6．2．2总线的通信171

6．2．3信息传送方式172

6．3总线系统实例174

6．3．1 ISA总线174

6．3．2 PCI总线175

6．3．3 AGP总线176

6．3．4 PCI Express总线177

习题179

第7章 输入输出（I／O）系统180

7．1输入输出控制方式180

7．2程序中断方式182

7．2．1中断的基本概念182

7．2．2单级中断与多级中断182

7．2．3中断控制器183

7．3 DMA方式185

7．3．1 DMA基本概念185

7．3．2基本的DMA控制器185

7．3．3选择型和多路型DMA控制器187

7．4通道方式188

7．4．1通道的功能188

7．4．2通道的工作过程190

7．4．3通道的类型190

7．5通用I／O接口191

7．5．1 RS-232接口191

7．5．2 IDE接口192

7．5．3 SATA接口193

7．5．4 USB接口194

7．5．5 SCSI接口195

7．5．6 IEEE-1394接口196

习题197

第8章 并行计算机系统198

8．1并行性的概念198

8．1．1并行性分类199

8．1．2提高并行性的技术途径200

8．1．3并行性的发展200

8．1．4并行计算机体系结构分类201

8．2向量处理机202

8．2．1向量处理的基本概念202

8．2．2向量处理机的结构204

8．3阵列处理机209

8．3．1阵列处理机的操作模型和特点209

8．3．2阵列处理机的基本结构210

8．4多处理机系统212

8．4．1多处理机系统的特点和分类212

8．4．2多处理机的cache一致性215

8．4．3多处理机系统实例216

8．5机群系统217

8．5．1机群的定义217

8．5．2机群的优缺点218

8．5．3机群的分类219

8．5．4机群的体系结构219

8．6网格计算220

习题221

参考文献222