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第1章 计算机系统概述1

1.1 计算工具的进步轨迹1

1.1.1 算盘和算筹的启示1

1.1.2 从提花机到巴贝奇分析机——内程序计算机的发展轨迹4

1.1.3 从帕斯卡加法器说起——内动力计算机的进步轨迹7

1.1.4 模拟计算机与数字计算机11

1.2 0、1编码13

1.2.1 二进制计算13

1.2.2 声音的0、1编码23

1.2.3 图形／图像的0、1编码24

1.2.4 文字的0、1编码27

1.2.5 指令的0、1编码与计算机程序设计语言30

1.2.6 数据传输中的差错检验32

1.3 电子数字计算机工作原理35

1.3.1 现代数字电子计算机体系结构的确立35

1.3.2 布尔代数与逻辑电路37

1.3.3 计算机存储器基础43

1.3.4 计算机控制器的工作原理46

1.3.5 一个程序的执行过程48

1.3.6 指令的时序49

1.3.7 操作系统——计算机的自我管理51

1.3.8 自动计算机工作原理的再讨论54

1.4 计算机系统结构和发展54

1.4.1 现代计算机系统的模块结构54

1.4.2 现代计算机系统的层次结构54

1.4.3 计算机系统的主要性能指标56

1.4.4 计算机系统的发展59

习题62

第2章 存储系统67

2.1 主存储器67

2.1.1 ROM记忆元件67

2.1.2 RAM记忆元件69

2.1.3 存储体的扩展方式71

2.1.4 RAM的读／写时序73

2.1.5 RAM工作模式75

2.1.6 内存条76

2.1.7 RAM技术参数77

2.1.8 并行存储器79

2.1.9 未来记忆元件83

2.2 辅助存储器86

2.2.1 磁表面存储原理86

2.2.2 硬磁盘存储器88

2.2.3 磁盘阵列RAID93

2.2.4 光盘存储器96

2.2.5 闪速存储器101

2.3 存储体系102

2.3.1 多级存储体系的建立102

2.3.2 多级存储体系的性能参数104

2.3.3 Cache-主存结构105

2.3.4 虚拟存储器107

习题110

第3章 输入输出系统114

3.1 I/O设备114

3.1.1 I/O设备及其发展114

3.1.2 键盘117

3.1.3 打印设备120

3.1.4 显示设备128

3.1.5 其他图形／图像设备134

3.1.6 定位、拾取与触摸设备137

3.1.7 语音处理设备138

3.1.8 虚拟现实技术139

3.1.9 流通领域用外部设备142

3.2 I/O设备接口146

3.2.1 影响I/O设备与计算机连接的主要因素146

3.2.2 缓冲技术148

3.2.3 I/O接口的功能与分类149

3.2.4 I/O接口结构150

3.2.5 可编程并行接口8255A151

3.2.6 串行接口153

3.3 I/O过程的程序直接控制156

3.3.1 I/O过程的程序无条件传送控制方式156

3.3.2 I/O过程的程序查询传送方式156

3.4 I/O过程的程序中断控制158

3.4.1 程序中断控制的概念158

3.4.2 中断过程及其管理161

3.4.3 中断接口164

3.4.4 多重中断166

3.5 I/O数据传送的DMA控制166

3.5.1 DMA的基本概念166

3.5.2 DMA与CPU共享存储器冲突的解决方案167

3.5.3 DMA控制器169

3.5.4 DMA传送过程170

3.5.5 DMA小结172

3.6 I/O过程的通道控制172

3.6.1 通道控制及其特点172

3.6.2 通道控制原理174

3.6.3 通道类型176

3.7 I/O管理177

3.7.1 设备驱动程序178

3.7.2 ROM BIOS178

3.7.3 I/O设备分配180

习题182

第4章 总线与主板185

4.1 总线及其工作原理185

4.1.1 总线特性及其分类185

4.1.2 总线的组成与基本传输过程188

4.1.3 总线的争用与仲裁189

4.1.4 总线通信过程中主从方的协调方式192

4.1.5 总线的性能指标196

4.2 几种标准系统总线197

4.2.1 ISA总线198

4.2.2 PCI总线199

4.2.3 AGP总线203

4.2.4 PCI-Express总线205

4.3 几种标准IO总线206

4.3.1 RS-232/RS-449串行接口标准206

4.3.2 IDE接口与SCSI接口总线208

4.3.3 USB总线210

4.3.4 IEEE 1394总线213

4.4 微型计算机主板214

4.4.1 主板的构成215

4.4.2 主板驱动219

4.4.3 主板品牌级别219

4.4.4 主板分类220

习题221

第5章 控制器组成222

5.1 处理器的外特性——指令系统222

5.1.1 概述222

5.1.2 寻址方式225

5.1.3 Intel 8086指令简介229

5.1.4 CISC与RISC238

5.1.5 指令系统的设计内容242

5.2 组合逻辑控制器242

5.2.1 指令的微操作分析243

5.2.2 指令的时序控制与时序部件245

5.2.3 组合逻辑控制器设计举例247

5.3 微程序控制器250

5.3.1 概述250

5.3.2 微程序操作控制部件的组成250

5.3.3 微程序操作控制部件设计举例251

习题254

第6章 计算机体系和元器件的发展261

6.1 计算机并行技术概述261

6.1.1 计算机硬件并行技术的发展261

6.1.2 计算机并行性开发的技术对策262

6.1.3 Flynn分类法263

6.2 指令级并行技术264

6.2.1 流水技术概述265

6.2.2 流水线中的相关冲突268

6.2.3 流水线中的多发射技术270

6.2.4 Pentium CPU272

6.2.5 RISC处理器的体系结构275

6.2.6 流水线向量处理机280

6.3 线程级并行技术284

6.3.1 对称多处理器技术SMP285

6.3.2 同时多线程技术SMT290

6.3.3 超线程技术HT293

6.4 多核处理器297

6.4.1 多核处理器及其特点297

6.4.2 多核＋多线程——CMT技术298

6.5 非Neumann体系的计算机系统299

6.5.1 数据流计算机299

6.5.2 归约机301

6.5.3 智能计算机303

6.5.4 人工神经网络计算机307

6.6 计算机元器件技术展望311

6.6.1 关于摩尔定律寿命的讨论311

6.6.2 纳米电子器件312

6.6.3 量子计算机314

6.6.4 光学计算机316

6.6.5 超导技术317

6.6.6 生物计算机318

习题320

附录A 国内外常用二进制逻辑元件图形符号对照图322

参考文献324