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第1章 计算机系统概述1

1.1 计算机的发展历程1

1.2 计算机的种类11

1.3 计算机的性能指标14

1.4 计算机的基本组成15

1.5 计算机语言21

1.6 计算机系统的分层组织结构21

本章小结23

习题一24

第2章 数据的机器级表示及运算25

2.1 数制及转换25

2.1.1 进位记数制25

2.1.2 数制的转换27

2.2 数值数据的机器表示29

2.2.1 数据的机器数表示30

2.2.2 定点数和浮点数32

2.3 非数值数据的机器表示35

2.3.1 二进制编码的十进制数35

2.3.2 字符编码36

2.3.3 汉字的表示方法39

2.4 定点数的运算及实现41

2.4.1 定点数的加减运算41

2.4.2 定点数的乘法运算46

2.4.3 定点数的除法运算49

2.5 浮点数的运算51

2.5.1 浮点数的加减运算52

2.5.2 浮点数的乘除运算55

2.6 数据校验码56

2.6.1 奇偶校验码56

2.6.2 海明校验码57

2.6.3 循环冗余校验码60

本章小结61

习题二62

第3章 汇编级机器组织66

3.1 汇编级机器指令系统66

3.1.1 指令系统的发展66

3.1.2 指令系统性能的要求67

3.1.3 指令操作的种类69

3.2 指令格式72

3.2.1 指令字长72

3.2.2 地址码73

3.2.3 操作码75

3.3 数据的存储与寻址方式79

3.3.1 数据的存储方式79

3.3.2 寻址方式80

3.4 RISC87

3.4.1 精简指令集计算机的出现87

3.4.2 精简指令集计算机特点88

3.5 指令系统举例89

3.5.1 Pentium微处理器指令系统89

3.5.2 SPARC指令系统93

本章小结95

习题三96

第4章 存储系统组织与结构100

4.1 存储系统概述100

4.1.1 存储器的组织100

4.1.2 存储器的分类101

4.1.3 存储器的分层结构103

4.2 半导体存储器104

4.2.1 半导体存储器的种类104

4.2.2 半导体存储器的组成与工作原理106

4.2.3 主存储器的设计111

4.3 交叉存储技术117

4.4 高速缓冲存储器121

4.4.1 cache实现的基本原理121

4.4.2 主存与cache的地址映射123

4.4.3 替换算法128

4.4.4 cache的写策略129

4.4.5 cache性能分析130

4.4.6 cache举例：Pentium 4的cache组织132

4.5 虚拟存储器133

4.5.1 虚拟存储器实现的基本原理133

4.5.2 虚拟存储器的分页式管理135

4.5.3 虚拟存储器的分段式管理138

4.5.4 虚拟存储器的段页式管理140

4.5.5 虚拟存储器的替换策略141

4.5.6 虚拟存储器举例：Pentium的虚拟存储器组织143

本章小结145

习题四145

第5章 输入输出系统组织150

5.1 输入输出系统概述150

5.1.1 输入输出设备150

5.1.2 输入输出接口151

5.1.3 输入输出设备的编址与管理154

5.2 输入输出控制方式156

5.2.1 程序控制方式156

5.2.2 中断控制方式159

5.2.3 DMA控制方式172

5.2.4 通道控制方式176

5.3 外部存储器的组织180

5.3.1 磁盘存储器181

5.3.2 磁带存储器187

5.3.3 光盘存储器189

5.4 RAID技术194

本章小结202

习题五202

第6章 总线与接口组织206

6.1 互连结构206

6.2 总线互连207

6.2.1 总线的基本概念207

6.2.2 总线互连结构209

6.2.3 总线的控制方式210

6.3 总线标准及举例214

6.3.1 总线标准214

6.3.2 ISA总线215

6.3.3 PCI总线216

6.3.4 PCI-X总线221

6.3.5 PCI-Express总线221

6.3.6 现代微机总线配置222

6.4 外部总线接口224

6.4.1 SCSI224

6.4.2 IEEE 1394接口227

6.4.3 USB接口230

本章小结233

习题六234

第7章 CPU组织与结构236

7.1 CPU的功能和组成236

7.1.1 CPU的功能236

7.1.2 CPU的基本组成237

7.1.3 CPU的寄存器组织239

7.2 指令周期241

7.2.1 几个时间概念241

7.2.2 典型指令的指令周期243

7.2.3 指令周期的方框图语言描述249

7.3 CPU的时序和控制250

7.3.1 CPU的时序系统250

7.3.2 CPU的控制方式252

7.4 控制部件的硬布线实现254

7.4.1 硬布线控制器的基本原理255

7.4.2 硬布线控制器设计举例256

7.4.3 硬布线控制器的缺点及其改进258

7.5 微程序控制器259

7.5.1 微程序控制的基本概念260

7.5.2 微程序控制器的组成262

7.5.3 微程序设计举例263

7.5.4 微程序控制的特点266

7.6 微程序设计技术267

7.6.1 微命令编码268

7.6.2 微地址的形成方法270

7.6.3 微指令的格式及执行方式273

7.7 典型CPU及主要技术277

7.7.1 Intel CPU277

7.7.2 Pentium 4的结构280

本章小结284

习题七284

第8章 并行组织与结构290

8.1 计算机系统的并行性290

8.1.1 计算机体系结构的概念290

8.1.2 体系结构中的并行性292

8.1.3 提高并行性的技术途径293

8.2 流水线技术295

8.2.1 流水线的基本概念295

8.2.2 流水线的分类296

8.2.3 流水线的主要性能参数299

8.2.4 流水线的相关问题302

8.2.5 超流水线技术305

8.3 多处理机系统309

8.3.1 多处理机系统分类309

8.3.2 多处理机的cache一致性311

8.3.3 多处理机操作系统313

8.3.4 多处理机的并行性实现314

8.4 机群系统318

8.4.1 机群系统的定义318

8.4.2 机群系统的组成319

8.4.3 机群系统中的关键技术320

8.4.4 机群系统举例321

8.5 多核处理器323

8.5.1 多核处理器产生的背景323

8.5.2 多核处理器结构324

8.5.3 多核发展的关键技术326

8.5.4 多核发展趋势330

本章小结332

习题八332

参考文献335