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第1篇 基础知识2

第1章 绪论2

1.1计算机的基本概念2

1.1.1存储程序工作方式3

1.1.2信息的数字化表示3

1.2计算机系统的硬、软件组成5

1.2.1计算机硬件系统5

1.2.2计算机软件系统9

1.3层次结构模型11

1.3.1从计算机系统组成角度划分层次结构12

1.3.2从语言功能角度划分层次结构14

1.3.3软、硬件在逻辑上的等价15

1.4计算机的工作过程16

1.4.1处理问题的步骤16

1.4.2指令执行过程17

1.5数字计算机的特点与性能指标18

1.5.1数字计算机的特点18

1.5.2计算机的性能指标19

1.6计算机的发展与应用20

1.6.1计算机的发展历程20

1.6.2提高计算机性能的若干技术23

1.6.3计算机应用举例25

习题127

第2章 计算机中的信息表示28

2.1数值型数据的表示28

2.1.1带符号数的表示28

2.1.2定点数与浮点数33

2.2字符的表示38

2.2.1 ASCII码39

2.2.2 UNICODE编码40

2.2.3汉字编码简介41

2.3指令信息的表示42

2.3.1指令格式42

2.3.2常用寻址方式46

2.3.3指令类型52

2.3.4 Pentium Ⅱ指令格式55

2.3.5 SPARC指令格式57

习题258

第2篇 计算机系统分层结构61

第3章 微体系结构层——CPU组织61

3.1 CPU的组成和功能61

3.1.1 CPU的组成61

3.1.2指令执行过程65

3.1.3时序控制方式66

3.1.4指令流水线68

3.2算术逻辑部件ALU和运算方法71

3.2.1算术逻辑部件ALU71

3.2.2定点数运算方法75

3.2.3浮点数运算方法83

3.2.4十进制数加减运算85

3.3 CPU模型机的组成及其数据通路86

3.3.1基本组成86

3.3.2数据传送89

3.4组合逻辑控制器原理90

3.4.1模型机的指令系统90

3.4.2模型机的时序系统94

3.4.3指令流程96

3.4.4微命令的综合与产生102

3.4.5小结103

3.5微程序控制器原理103

3.5.1微程序控制概念103

3.5.2微指令编码方式105

3.5.3微程序的顺序控制107

3.5.4微指令格式108

3.5.5典型微指令举例——模型机微指令格式109

3.6精简指令集计算机（RISC ）110

3.6.1 RISC与CISC的概念110

3.6.2 UltraSPARC CPU的微体系结构112

习题3118

第4章 指令系统层120

4.1 80x86 CPU120

4.1.1 8086/8088 CPU120

4.1.2 80386/80486 CPU123

4.1.3 Pentium系列CPU125

4.2 80x86 CPU的寄存器和主存储器129

4.2.1 80x86 CPU的寄存器129

4.2.2 80x86的主存储器133

4.3 80x86 CPU指令系统143

4.3.1 80x86寻址方式144

4.3.2 80x86 CPU指令系统151

习题4180

第5章 汇编语言层184

5.1概述184

5.2汇编语言语句格式186

5.3 80x86宏汇编语言数据、表达式和运算符187

5.3.1常数187

5.3.2变量188

5.3.3标号191

5.3.4表达式与运算符193

5.4 80x86宏汇编语言伪指令196

5.4.1符号定义语句196

5.4.2处理器选择伪指令197

5.4.3段结构伪指令（SEGMENT/ENDS）198

5.4.4段组伪指令（GROUP）202

5.4.5内存模式和简化段定义伪指令203

5.4.6定位和对准伪指令205

5.4.7过程定义伪指令（PROC/ENDP）205

5.4.8包含伪指令（INCLUDE）206

5.4.9标题伪指令（TITLE）206

5.5宏指令206

5.6汇编语言程序设计基本技术213

5.6.1程序设计步骤213

5.6.2顺序程序设计214

5.6.3分支程序设计217

5.6.4循环程序设计225

5.6.5子程序设计232

5.6.6系统功能子程序的调用242

5.6.7汇编语言程序的开发243

习题5249

第3篇 存储系统与输入/输出系统256

第6章 存储系统256

6.1概述256

6.1.1存储器的分类256

6.1.2主存的主要技术指标258

6.2存储原理259

6.2.1半导体存储器的存储原理259

6.2.2磁表面存储器的存储原理262

6.2.3光存储器的存储原理266

6.3主存储器的组织267

6.3.1主存储器的逻辑设计267

6.3.2主存储器与CPU的连接271

6.3.3 Pentium CPU与存储器组织273

6.3.4高级DRAM276

6.4高速缓冲存储器Cache280

6.4.1 Cache的工作原理280

6.4.2 Cache的组织281

6.4.3 Pentium 11 CPU的Cache组织285

6.5外部存储器287

6.5.1硬磁盘存储器288

6.5.2光盘存储器294

6.5.3磁带存储器297

6.6物理存储系统的组织299

6.6.1存储系统的层次结构299

6.6.2磁盘冗余阵列301

6.6.3并行存储技术303

6.7虚拟存储系统的组织304

6.7.1概述304

6.7.2虚拟存储器的组织方式305

6.7.3 Pentium CPU支持的虚拟存储器308

6.7.4存储管理部件（MMU ）310

习题6311

第7章 输入/输出系统313

7.1概述313

7.1.1主机与外围设备间的连接方式313

7.1.2 I/O接口的功能和分类315

7.1.3接口的编址和I/O指令318

7.2直接程序控制方式320

7.2.1立即程序传送方式321

7.2.2程序查询方式321

7.3程序中断方式323

7.3.1中断的基本概念323

7.3.2中断的过程329

7.3.3中断接口模型331

7.3.4中断接口举例336

7.4 DMA方式341

7.4.1 DMA方式的一般概念342

7.4.2 DMA过程343

7.4.3 DMA接口组成344

7.4.4 DMA控制器编程及应用348

7.5通道与Iop354

7.5.1通道354

7.5.2 IOP与外围处理机356

7.6总线358

7.6.1总线的功能与分类358

7.6.2总线标准及信号组成361

7.6.3总线操作时序364

7.6.4典型总线举例366

7.7典型外设接口367

7.7.1 ATA接口367

7.7.2 SCSI接口369

7.8 I/O设备与I/O程序设计369

7.8.1概述369

7.8.2键盘372

7.8.3鼠标器376

7.8.4打印机377

7.8.5液晶显示器379

习题7380

附录A ASCII码字符表382

参考文献383