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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10

1.3 计算机的基本组成12

1.4 计算机语言18

1.5 计算机系统的分层组织结构18

本章小结20

习题一20

第2章 数据的机器级表示及运算22

2.1 数制及转换22

2.1.1 进位计数制22

2.1.2 数制的转换24

2.2 数值数据的机器表示27

2.2.1 数据的机器数表示27

2.2.2 定点数和浮点数29

2.3 非数值数据的机器表示32

2.3.1 二进制编码的十进制数32

2.3.2 字符编码33

2.3.3 汉字的表示方法36

2.4 定点数的运算及实现38

2.4.1 定点数的加减运算38

2.4.2 定点数的乘法运算43

2.4.3 定点数的除法运算46

2.5 浮点数的运算49

2.5.1 浮点数的加减运算49

2.5.2 浮点数的乘除运算52

2.6 数据校验码53

2.6.1 奇偶校验码54

2.6.2 海明校验码55

2.6.3 循环冗余校验码57

本章小结58

习题二59

第3章 汇编级机器组织62

3.1 汇编级机器指令系统62

3.1.1 指令系统的发展62

3.1.2 指令系统性能的要求63

3.1.3 指令操作的种类65

3.2 指令格式67

3.2.1 指令字长68

3.2.2 地址码69

3.2.3 操作码70

3.3 数据的存储与寻址方式74

3.3.1 数据的存储方式74

3.3.2 寻址方式75

3.4 RISC81

3.4.1 精简指令集计算机（RISC）的出现82

3.4.2 精简指令集计算机特点82

3.5 指令系统举例84

3.5.1 Pentium微处理器指令系统84

3.5.2 SPARC指令系统88

本章小结90

习题三90

第4章 存储系统组织与结构94

4.1 存储系统概述94

4.1.1 存储器的组织94

4.1.2 存储器的分类95

4.1.3 存储器的分层结构97

4.2 半导体存储器99

4.2.1 半导体存储器的种类99

4.2.2 半导体存储器的组成与工作原理100

4.2.3 主存储器的设计103

4.3 交叉存储技术110

4.4 高速缓冲存储器113

4.4.1 Cache实现的基本原理113

4.4.2 主存与Cache的地址映射115

4.4.3 替换算法120

4.4.4 Cache的写策略121

4.4.5 Cache性能分析121

4.4.6 Cache举例：Pentium4的Cache组织123

4.5 虚拟存储器124

4.5.1 虚拟存储器实现的基本原理124

4.5.2 虚拟存储器的分页式管理126

4.5.3 虚拟存储器的分段式管理129

4.5.4 虚拟存储器的段页式管理131

4.5.5 虚拟存储器的替换策略133

4.5.6 虚拟存储器举例：Pentium的虚拟存储器组织134

本章小结136

习题四136

第5章 输入/输出系统组织139

5.1 输入/输出系统概述139

5.1.1 输入/出设备139

5.1.2 输入/输出接口140

5.1.3 输入/输出设备的编址与管理143

5.2 输入/输出控制方式144

5.2.1 程序控制方式144

5.2.2 中断控制方式148

5.2.3 DMA控制方式159

5.2.4 通道控制方式163

5.3 外部存储器的组织167

5.3.1 磁盘存储器167

5.3.2 磁带存储器174

5.3.3 光盘存储器175

5.4 RAID技术180

本章小结187

习题五188

第6章 总线与接口组织191

6.1 互连结构191

6.2 总线互连192

6.2.1 总线的基本概念193

6.2.2 总线互连结构194

6.2.3 总线的控制方式196

6.3 总线标准及举例198

6.3.1 总线标准198

6.3.2 ISA总线199

6.3.3 PCI总线200

6.3.4 现代微机总线配置204

6.4 外部总线接口206

6.4.1 SCSI接口206

6.4.2 IEEE1394接口209

6.4.3 USB接口212

本章小结214

习题六215

第7章 CPU组织与结构216

7.1 CPU的功能和组成216

7.1.1 CPU的功能216

7.1.2 CPU的基本组成217

7.1.3 CPU的寄存器组织219

7.2 指令周期221

7.2.1 几个时间概念221

7.2.2 典型指令的指令周期223

7.2.3 指令周期的方框图语言描述229

7.3 CPU的时序和控制230

7.3.1 CPU的时序系统230

7.3.2 CPU的控制方式232

7.4 控制部件的硬布线实现233

7.4.1 硬布线控制器的基本原理234

7.4.2 硬布线控制器设计举例235

7.4.3 硬布线控制器的缺点及其改进238

7.5 微程序控制器238

7.5.1 微程序控制的基本概念239

7.5.2 微程序控制器的组成241

7.5.3 微程序设计举例242

7.5.4 微程序控制的特点245

7.6 微程序设计技术246

7.6.1 微命令编码246

7.6.2 微地址的形成方法249

7.6.3 微指令的格式及执行方式252

7.7 典型CPU及主要技术256

本章小结261

习题七261

第8章 并行组织267

8.1 计算机系统的并行性267

8.1.1 计算机体系结构的概念267

8.1.2 体系结构中的并行性268

8.1.3 提高并行性的技术途径269

8.1.4 并行计算机体系结构的分类271

8.2 流水线技术274

8.2.1 流水线的基本概念275

8.2.2 流水线的分类276

8.2.3 流水线的主要性能参数278

8.2.4 流水线的相关问题281

8.2.5 流水线调度284

8.2.6 超流水线技术287

8.3 多处理机系统291

8.3.1 多处理机系统分类291

8.3.2 多处理机的Cache一致性293

8.3.3 多处理机操作系统295

8.3.4 多处理机的并行性实现296

8.4 机群系统300

8.4.1 机群系统的定义300

8.4.2 机群系统的组成301

8.4.3 机群系统中的关键技术302

8.4.4 机群系统举例303

本章小结305

习题八305

参考文献308