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第1章 计算机系统概论1

1.1计算机的分类及应用1

1.1.1计算机的分类1

1.1.2数字电子计算机的应用2

1.2计算机系统3

1.2.1计算机的硬件组成3

1.2.2计算机的软件系统6

1.2.3计算机系统的层次结构8

1.3计算机体系结构9

1.3.1计算机体系结构的基本概念9

1.3.2计算机体系结构的分类10

1.3.3计算机体系结构、组成和实现11

1.4计算机系统设计和评价的基本原则13

1.4.1计算机系统设计的定量原理13

1.4.2计算机系统的性能评价16

本章小结19

习题20

第2章 运算方法与运算器21

2.1运算器概述21

2.2数据与文字的表示方法22

2.2.1数据格式22

2.2.2数的机器码表示25

2.2.3字符的表示方法29

2.2.4汉字的表示方法29

2.3定点加法、减法运算31

2.3.1补码加法、减法31

2.3.2溢出的概念及判别逻辑32

2.3.3基本的二进制加法/减法器34

2.4定点乘法运算36

2.4.1补原码并行乘法36

2.4.2直接补码并行乘法42

2.5定点除法运算45

2.5.1原码除法算法原理45

2.5.2阵列除法器46

2.6定点运算器的组成49

2.6.1多功能算术/逻辑运算单元（ALU）49

2.6.2内部总线54

2.6.3定点运算器的基本结构54

2.7浮点运算方法和浮点运算器56

2.7.1浮点加法、减法运算56

2.7.2浮点乘法、除法运算58

2.7.3浮点运算器60

本章小结63

习题63

第3章 存储系统65

3.1存储器概述65

3.1.1存储器分类65

3.1.2存储器的分级66

3.1.3主存储器的技术指标67

3.2随机读写存储器68

3.2.1 SRAM存储器68

3.2.2 DRAM存储器72

3.3只读存储器78

3.4存储器容量的扩充79

3.5提高存储器系统性能的技术84

3.5.1双端口存储器84

3.5.2多模块交叉存储器86

3.5.3相联存储器87

3.5.4高速缓冲存储器（Cache）88

3.5.5虚拟存储器96

本章小结101

习题101

第4章 指令系统103

4.1指令系统的发展与性能要求103

4.1.1指令系统的发展103

4.1.2对指令系统性能的要求104

4.2指令格式104

4.2.1操作码105

4.2.2地址码105

4.2.3指令字长度107

4.2.4指令助记符107

4.3指令和数据的寻址方式108

4.3.1指令的寻址方式108

4.3.2操作数寻址方式109

4.4典型指令113

4.4.1指令的分类113

4.4.2复杂指令系统计算机115

4.4.3精简指令系统计算机116

本章小结118

习题118

第5章 中央处理器121

5.1 CPU的功能和组成121

5.1.1 CPU的功能121

5.1.2 CPU的基本组成121

5.1.3 CPU中的主要寄存器123

5.1.4操作控制器与时序产生器124

5.2指令周期125

5.2.1指令周期的基本概念125

5.2.2 MOV指令的指令周期127

5.2.3 LAD指令的指令周期129

5.2.4 ADD指令的指令周期130

5.2.5 STO指令的指令周期130

5.2.6 JMP指令的指令周期132

5.2.7用方框图语言表示指令周期134

5.3时序产生器和控制方式136

5.3.1时序信号的作用和体制136

5.3.2时序信号产生器137

5.3.3控制方式138

5.4微程序控制器139

5.4.1微程序控制原理139

5.4.2微程序设计技术147

5.5硬连线控制器151

5.6流水线CPU154

5.6.1重叠执行154

5.6.2流水线CPU的工作原理156

5.6.3流水线CPU的结构160

5.6.4流水线的性能分析161

5.6.5流水线中的主要问题167

本章小结170

习题170

第6章 输入/输出系统173

6.1概述173

6.1.1主机与外设间的连接模式173

6.1.2总线的基本概念175

6.1.3接口的功能及分类177

6.1.4信息交换方式179

6.2程序中断方式180

6.2.1有关中断的各种概念180

6.2.2中断方式的典型应用182

6.2.3中断过程182

6.2.4程序中断方式的基本接口189

6.3 DMA方式190

6.3.1 DMA的基本概念190

6.3.2 DMA传送方式190

6.3.3基本的DMA控制器192

6.3.4选择型和多路型DMA控制器195

6.4通道方式196

6.4.1通道的功能196

6.4.2通道的类型197

6.4.3通道结构的发展199

6.5通用I/O标准接口199

6.5.1并行I/O标准接口SCSI199

6.5.2串行I/O标准接口IEEE 1394200

本章小结203

习题204

第7章 高性能处理机205

7.1超标量处理机和超流水线处理机205

7.1.1超标量处理机205

7.1.2超流水线处理机207

7.1.3超标量超流水线处理机208

7.2向量处理机208

7.2.1向量处理方式209

7.2.2向量处理机的结构210

7.3并行处理机219

7.3.1并行处理机的结构219

7.3.2并行处理机的特点221

7.4多处理机223

7.4.1多处理机的基本结构223

7.4.2多处理机系统的特点224

7.4.3多处理机性能模型225

7.4.4多处理机的Cache一致性227

本章小结231

习题231

参考文献232