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1 计算机系统概论1

1.1 计算机的发展、分类和应用1

1.1.1 计算机的发展1

1.1.2 计算机的分类3

1.1.3 计算机的应用5

1.2 计算机的特点和主要性能指标7

1.2.1 计算机的特点7

1.2.2 计算机的性能指标8

1.3 计算机系统的组成9

1.3.1 计算机的硬件系统10

1.3.2 计算机的软件系统13

1.3.3 计算机系统的层次结构14

习题与思考题18

2 运算方法和运算器19

2.1 数据信息的表示方法19

2.1.1 数值数据的表示20

2.1.2 非数值数据的表示28

2.1.3 校验码32

2.2.1 补码加、减法37

2.2 定点加、减法运算37

2.2.2 溢出概念与判断方法38

2.2.3 基本的二进制加法、减法器39

2.3 定点乘法运算41

2.3.1 原码一位乘法41

2.3.2 补码一位乘法42

2.3.3 阵列乘法器43

2.4 定点除法运算45

2.4.1 原码一位除法45

2.4.2 补码一位除法48

2.4.3 阵列除法器50

2.5 逻辑运算51

2.5.1 逻辑非51

2.5.2 逻辑或51

2.5.3 逻辑与51

2.5.4 逻辑异或52

2.6 定点运算器的组成52

2.6.1 多功能算术逻辑运算单元52

2.6.2 定点运算器的基本结构56

2.7.1 浮点加法、减法运算59

2.7 浮点运算方法和浮点运算器59

2.7.2 浮点乘法、除法运算61

2.7.3 浮点运算器的基本结构63

习题与思考题64

3 存储系统67

3.1 存储器概述67

3.1.1 存储器分类67

3.1.2 存储器的分级结构70

3.2.1 主存储器的主要性能指标73

3.2 主存储器73

3.2.2 随机读／写存储器76

3.2.3 只读存储器86

3.3 高速缓冲存储器88

3.3.1 Cache存储器工作原理90

3.3.2 主存与Cache的地址映射92

3.3.3 替换策略95

3.3.4 Cache的写操作策略98

3.4 虚拟存储器100

3.4.1 段式虚拟存储器（Segmented-Memory Systems）101

3.4.2 页式虚拟存储器（Paged-Memory Systems）103

3.4.3 段页式虚拟存储器105

3.4.4 虚拟存储器的工作过程106

3.4.5 替换算法107

3.5 高速存储器109

3.5.1 多模块交叉存储器109

3.5.2 双端口存储器111

3.5.3 相联存储器113

3.6 存储保护114

3.6.1 存储区域保护114

3.6.2 访问方式保护115

习题与思考题117

4 指令系统120

4.1 指令系统的发展与性能要求120

4.1.1 指令系统的发展120

4.1.2 对指令系统性能的要求121

4.2 指令格式122

4.2.1 操作码122

4.2.2 地址码123

4.2.3 指令字长度124

4.2.4 指令助记符125

4.3.1 指令寻址方式126

4.3 指令和数据的常用寻址方式126

4.3.2 操作数寻址方式127

4.3.3 寻址方式举例——Pentium微处理器寻址方式133

4.4 堆栈寻址方式135

4.4.1 串联堆栈135

4.4.2 存储器堆栈136

4.5 典型指令139

4.5.1 指令的分类139

4.5.2 复杂指令系统和精简指令系统140

习题与思考题142

5.1.1 CPU的功能145

5 中央处理器145

5.1 CPU的功能和组成145

5.1.2 CPU的基本组成146

5.2 指令周期149

5.2.1 指令周期的基本概念149

5.2.2 非访问内存指令CLA的指令周期150

5.2.3 直接访问内存指令ADD的指令周期153

5.2.4 直接访问内存指令STA的指令周期154

5.2.5 NOP指令和程序控制指令JMP的指令周期156

5.2.6 用方框图语言表示指令周期158

5.2.7 时序信号产生器160

5.2.8 CPU控制方式166

5.3 组合逻辑控制器167

5.3.1 组合逻辑控制器原理167

5.3.2 组合逻辑控制器微操作控制信号的产生169

5.4 微程序控制器169

5.4.1 微程序控制器的基本原理169

5.4.2 微指令格式173

5.4.4 微程序举例175

5.4.3 动态微程序设计175

5.5 CPU的新技术180

5.5.1 流水CPU180

5.5.2 RISC CPU189

5.5.3 多媒体CPU190

习题与思考题192

6 总线系统195

6.1 总线的基本概念195

6.1.1 总线的分类、特性与标准化196

6.1.2 总线的连接方式198

6.2.2 接口的基本概念200

6.2 总线接口200

6.2.1 总线的数据传送方式200

6.3 总线的仲裁、定时和数据传送模式201

6.3.1 总线的仲裁201

6.3.2 总线的定时204

6.3.3 总线数据的传送模式205

6.4 常用的总线标准206

6.4.1 ISA、EISA总线206

6.4.2 VESA局部总线209

6.4.3 PCI总线211

6.4.4 其他总线217

习题与思考题221

7 输入输出系统222

7.1 I/O系统概述222

7.1.1 输入输出系统的组成与功能223

7.1.2 输入输出设备的寻址方式223

7.1.3 信息交换方式224

7.2 程序中断方式226

7.2.1 中断的基本概念226

7.2.2 中断处理过程228

7.3.1 DMA方式的基本概念231

7.3.2 DMA 3种工作方式231

7.3.3 基本的DMA控制器231

7.3 DMA方式231

7.4 通道控制方式233

7.4.1 通道控制概述233

7.4.2 通道的类型234

7.5.1 外部设备的分类236

7.5.2 输入设备236

7.5 外部设备236

7.5.3 输出设备237

7.6 外存储器244

7.6.1 磁记录原理与记录方式244

7.6.2 磁盘存储器247

7.6.3 光盘存储器252

7.6.4 USB闪存盘253

习题与思考题254

附录 计算机专业名词英文缩写对照表255

参考文献257