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1概论1

1.1计算机硬件1

电子计算机的硬件组成1

计算机的硬件典型结构3

1.2计算机软件3

软件的组成与分类3

计算机语言4

1.3计算机系统的层次结构5

1.4计算机的基本工作原理6

存储程序工作原理6

计算机的工作过程7

1.5计算机的性能9

计算机的性能指标9

计算机的性能评价10

1.6计算机系统的分类11

习题114

2运算方法和运算器15

2.1数据信息的表示15

数值型数据的表示15

数的编码表示18

数的定点和浮点表示23

十进制数的二进制编码表示25

2.2定点加减法运算27

补码加法运算27

补码减法运算27

补码运算结果的溢出判断28

补码加减运算的实现电路29

2.3定点乘除运算30

原码一位乘法30

补码一位乘法32

原码一位除法34

补码一位除法37

2.4浮点数的运算方法38

2.5运算器的基本组成与实例41

运算器的基本组成41

算术逻辑运算单元42

定点运算器举例49

浮点运算器举例53

2.6数据校验码54

奇偶校验码54

海明校验码55

循环冗余校验码58

习题259

3主存储器与存储体系62

3.1存储器基本概念62

存储器的分类62

主存储器的主要技术指标63

主存储器中数据的存放64

存储系统的层次结构66

3.2半导体存储器芯片的结构及工作原理67

半导体随机存取存储器67

半导体只读存储器74

3.3半导体存储器的组成与控制80

主存储器扩展81

主存储器与CPU的连接87

动态存储器的控制89

3.4高速存储器95

双端口存储器95

多体交叉存储器96

相联存储器98

3.5Cache存储器99

Cache系统基本结构100

Cache存储器的地址映像100

替换策略104

Cache与主存的一致性问题105

Pentium PC机的Cache106

3.6虚拟存储器108

实地址与虚地址108

主存—Cache体系与主存—辅存体系的差别108

页式、段式和段页式虚拟存储器108

Pentium处理器的虚拟存储器112

习题3115

4指令系统117

4.1指令格式117

指令的四要素117

指令的地址数目117

指令的操作码119

指令长度120

4.2寻址方式121

立即寻址方式122

直接寻址方式122

间接寻址122

寄存器寻址123

寄存器间接寻址123

相对寻址方式123

变址寻址方式124

基址寻址方式125

复合型寻址方式125

4.3指令类型126

数据传送指令126

算术逻辑运算指令127

移位操作指令127

浮点运算指令128

十进制运算指令129

字符串处理指令129

转移类指令129

堆栈操作指令130

输入／输出指令130

其他指令131

4.4复杂指令系统举例131

CISC的主要特征131

Pentium指令系统132

4.5精简指令系统举例134

RISC的主要特征134

SPARC指令系统134

习题4136

5中央处理器138

5.1控制器的基本概念138

控制器的功能138

控制器的基本组成139

控制器的实现方法140

5.2时序系统与控制方式141

时序系统141

时序控制方式143

5.3指令的执行过程144

CPU的基本功能元素144

指令执行的基本过程145

指令执行的微操作序列146

5.4微程序控制原理148

微程序控制的基本概念148

实现微程序控制的基本原理148

微指令编码法152

微程序流的控制156

微指令格式及执行方式162

微程序设计技术的应用165

5.5微程序设计举例166

模型机硬件系统构成166

模型机指令系统168

微指令格式170

微程序设计172

5.6硬布线控制器177

硬布线控制器与微程序控制器的比较177

硬布线控制器设计步骤177

硬布线控制器设计举例178

5.7流水线处理技术185

重叠控制和先行控制185

流水线工作原理188

5.8CPU举例194

Pentium处理器194

SPARC处理器199

习题5205

6输入／输出系统208

6.1I／（）系统概述208

I／（）系统的功能与组成208

I／（）设备的编址209

I／（）数据传送控制方式210

6.2程序直接控制方式211

无条件传送方式211

条件传送方式212

6.3程序中断控制方式213

中断的基本概念213

中断请求和中断判优214

中断响应和中断处理217

多重中断和中断屏蔽219

程序中断方式接口的基本结构及工作过程221

6.4直接存储器存取方式221

DMA的基本概念222

DMA控制器组成222

DMA数据传送过程224

6.5通道方式224

通道的功能225

通道的类型225

通道结构的发展226

6.6总线技术227

总线通信控制227

总线组成及总线仲裁方式227

总线类型和总线标准228

习题6229

7外部设备230

7.1外部设备概述230

外部设备的分类230

外部设备的作用231

7.2磁记录原理与记录方式231

磁表面存储器的读／写232

磁表面存储器的技术指标233

数据磁记录方式234

7.3软盘存储器238

软盘片及其记录格式238

软盘驱动器240

软盘控制器241

7.4硬盘存储器242

硬盘驱动器242

硬盘控制器245

磁盘阵列存储器246

磁盘参数的计算249

7.5光盘存储器249

光盘的种类及盘片结构250

光盘读／写原理251

光盘存储器的主要性能指标252

7.6键盘、鼠标器和触摸屏253

键盘253

鼠标器257

触摸屏257

7.7显示设备259

显示设备的种类及有关概念259

字符显示器262

图形和图像显示264

7.8打印机265

打印机的种类265

针式打印机265

激光打印机266

喷墨打印机268

习题7269

8计算机系统结构271

8.1计算机系统结构的基本概念271

计算机系统结构271

提高计算机系统运行速度的方法271

计算机系统结构中的并行性273

8.2指令级并行处理器结构274

超标量处理器274

超级流水线处理器275

超长指令字处理器275

并行多线程处理器276

8.3阵列处理器277

阵列处理器的基本结构277

阵列处理器的主要特点278

阵列处理器的并行算法279

阵列处理器的互联网络279

8.4向量处理器282

向量处理器的基本概念282

向量处理器的基本结构及性能指标283

向量操作长度控制和向量访问步长284

向量处理方法284

提高向量处理器流水线性能的方法285

8.5多处理器系统285

多处理器系统的基本结构285

多处理器系统分类287

多处理器的互联结构287

多处理器Cache的一致性289

8.6基于消息传递的多计算机系统290

多计算机系统的基本概念290

大规模并行处理器系统291

工作站集群系统292

消息传递软件包292

8.7新型计算机系统结构293

习题8294

参考文献295