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第一章　计算机系统概论1

1.1　计算机的分类和应用1

1.1.1　计算机的分类1

1.1.2　计算机的应用2

1.2　计算机的硬件7

1.2.1　数字计算机的硬件组成7

1.2.2　计算机系统结构的过去和未来13

1.3　计算机的软件14

1.3.1　软件的组成与分类14

1.3.2　软件的发展演变14

1.4　计算机系统的层次结构16

1.4.1　多级组成的计算机系统16

1.4.2　软件与硬件的逻辑等价性16

本章小结17

习题18

第二章　运算方法和运算器19

2.1　数据与文字的表示方法19

2.1.1　数据格式19

2.1.2　数的机器码表示23

2.1.3　字符与字符串的表示方法27

2.1.4　汉字的表示方法29

2.1.5　校验码30

2.2　定点加法、减法运算31

2.2.1　补码加法31

2.2.2　补码减法32

2.2.3　溢出概念与检测方法33

2.2.4　基本的二进制加法／减法器35

2.2.5　十进制加法器36

2.3.1　原码并行乘法37

2.3　定点乘法运算37

2.3.2　补码并行乘法42

2.4　定点除法运算45

2.4.1　原码除法算法原理45

2.4.2　并行除法器46

2.5　定点运算器的组成49

2.5.1 逻辑运算49

2.5.2　多功能算术／逻辑运算单元51

2.5.3 内部总线56

2.5.4　定点运算器的基本结构57

2.6　浮点运算方法和浮点运算器59

2.6.1　浮点加法、减法运算59

2.6.2　浮点乘法、除法运算61

2.6.3　浮点运算流水线64

2.6.4　浮点运算器实例67

本章小结69

习题69

第三章　存储系统71

3.1　存储器概述71

3.1.1　存储器分类71

3.1.2　存储器的分级结构72

3.1.3　主存储器的技术指标72

3.2　随机读写存储器73

3.2.1 SRAM存储器73

3.2.2 DRAM存储器80

3.2.3　主存储器组成实例86

3.2.4　高性能的主存储器88

3.3　只读存储器和闪速存储器90

3.3.1　只读存储器91

3.3.2　闪速存储器94

3.4　高速存储器97

3.4.1　双端口存储器98

3.4.2　多模块交叉存储器100

3.4.3　相联存储器104

3.5 cache存储器105

3.5.1 cache基本原理105

3.5.2　主存与cache的地址映射107

3.5.3　替换策略111

3.5.4　cache的写操作策略112

3.5.5　奔腾PC机的cache113

3.6　虚拟存储器115

3.6.1　虚拟存储器的基本概念115

3.6.2　页式虚拟存储器116

3.6.4　段页式虚拟存储器117

3.6.3　段式虚拟存储器117

3.6.5　替换算法119

3.6.6　虚拟存储器实例120

3.7　存储保护122

3.7.1　存储区域保护122

3.7.2　访问方式保护124

本章小结124

习题125

第四章　指令系统127

4.1　指令系统的发展与性能要求127

4.1.1　指令系统的发展127

4.1.2　对指令系统性能的要求127

4.1.3　低级语言与硬件结构的关系128

4.2　指令格式129

4.2.1　操作码129

4.2.2　地址码130

4.2.3　指令字长度131

4.2.4　指令助记符131

4.2.5　指令格式举例132

4.3　指令和数据的寻址方式134

4.3.1　指令的寻址方式134

4.3.2　操作数寻址方式135

4.3.3　寻址方式举例138

4.4　堆栈寻址方式142

4.4.1 串联堆栈142

4.4.2　存储器堆栈143

4.5　典型指令145

4.5.1　指令的分类145

4.5.2　基本指令系统146

4.5.3　精简指令系统148

本章小结150

习题151

第五章 中央处理器153

5.1 CPU的功能和组成153

5.1.1 CPU的功能153

5.1.2 CPU的基本组成153

5.1.3 CPU中的主要寄存器154

5.1.4　操作控制器与时序产生器156

5.2　指令周期157

5.2.1　指令周期的基本概念157

5.2.2 CLA指令的指令周期158

5.2.3 ADD指令的指令周期159

5.2.4 STA指令的指令周期162

5.2.5 NOP指令和JMP指令的指令周期164

5.2.6　用方框图语言表示指令周期164

5.3.1　时序信号的作用和体制167

5.3　时序产生器和控制方式167

5.3.2　时序信号产生器168

5.3.3　控制方式171

5.4　微程序控制器172

5.4.1　微命令和微操作172

5.4.2　微指令和微程序173

5.4.3　微程序控制器原理框图174

5.4.4　微程序举例175

5.4.5　CPU周期与微指令周期的关系177

5.4.6　机器指令与微指令的关系178

5.5　微程序设计技术179

5.5.1　微命令编码180

5.5.2　微地址的形成方法181

5.5.3　微指令格式182

5.5.4　动态微程序设计183

5.6　硬布线控制器184

5.7　传统CPU186

5.7.1 M6800 CPU186

5.7.2 Intel 8088 CPU187

5.7.3 IBM 370系列CPU189

5.7.4 Intel 80486 CPU190

5.8　流水CPU191

5.8.1　并行处理技术191

5.8.2　流水CPU的结构192

5.8.3　流水线中的主要问题194

5.8.4　奔腾CPU195

5.9 RISC CPU198

5.9.1 RISC机器的特点198

5.9.2 RISC CPU实例199

5.10.1　多媒体技术的主要问题203

5.10　多媒体CPU203

5.10.2 MMX技术204

5.10.3　动态执行技术207

本章小结208

习题209

第六章　总线系统212

6.1　总线的概念和结构形态212

6.1.1　总线的基本概念212

6.1.2　总线的连接方式213

6.1.3　总线结构对计算机系统性能的影响215

6.1.4　总线的内部结构216

6.1.5　总线结构实例217

6.2　总线接口218

6.2.1　信息的传送方式218

6.2.2　接口的基本概念220

6.3　总线的仲裁、定时和数据传送模式221

6.3.1　总线的仲裁221

6.3.2　总线的定时223

6.3.3　总线数据传送模式225

6.4　PCI总线226

6.4.1　多总线结构226

6.4.2　PCI总线信号227

6.4.3　总线周期类型229

6.4.4　总线周期操作230

6.4.5　总线仲裁231

6.5 ISA总线和Futurebus＋总线231

6.5.1 ISA总线231

6.5.2 Futurebus＋总线233

本章小结234

习题235

第七章　外围设备237

7.1　外围设备概述237

7.1.1　外围设备的一般功能237

7.1.2　外围设备的分类237

7.2　显示设备238

7.2.1　显示设备的分类与有关概念238

7.2.2　字符／图形显示器240

7.2.3　图像显示设备243

7.2.4　IBM PC系列机的显示系统244

7.3　输入设备和打印设备247

7.3.1　输入设备247

7.3.2　打印设备249

7.4　硬磁盘存储设备251

7.4.1　磁记录原理与记录方式251

7.4.2　硬磁盘机的基本组成和分类255

7.4.3　硬磁盘驱动器和控制器256

7.4.4　磁盘上信息的分布257

7.4.5　磁盘存储器的技术指标258

7.5　软磁盘存储设备260

7.5.1　软磁盘存储器与硬磁盘存储器的异同260

7.5.2　软磁盘片260

7.5.3　软盘的记录格式261

7.5.4　软磁盘驱动器和控制器262

7.6　磁带存储设备263

7.6.1　磁带机的分类和结构263

7.6.2　磁带的记录格式264

7.7　光盘存储设备265

7.7.1　光盘的分类265

7.7.2 CD-ROM光盘266

本章小结268

7.7.3 CD-ROM驱动器及其接口268

习题269

第八章　输入输出系统272

8.1　外围设备的定时方式与信息交换方式272

8.1.1　外围设备的定时方式272

8.1.2　信息交换方式273

8.2　程序中断方式275

8.2.1 中断的基本概念275

8.2.2　程序中断方式的基本接口277

8.2.3　单级中断278

8.2.4　多级中断280

8.2.5　中断控制器283

8.2.6 Pentium中断机制284

8.3 DMA方式286

8.3.1 DMA的基本概念286

8.3.2 DMA传送方式287

8.3.3　基本的DMA控制器288

8.3.4　选择型和多路型DMA控制器291

8.4　通道方式294

8.4.1　通道的功能294

8.4.2　通道的类型296

8.4.3　通道结构的发展298

8.5　通用I/O标准接口298

8.5.1　并行I/O标准接口SCSI298

8.5.2　串行I/O标准接口IEEE 1394299

本章小结302

习题303

附录A 《计算机组成原理》（第三版）配套教材与教学设备305

附录B　与同行交流306

参考文献308