第1章 計算機系統概論 1

1.1 計算機的分類 1
1.2 計算機的發展 3
1.3 計算機的組成 5
1.3.1 馮• 諾依曼計算機的特點 6
1.3.2 計算機的硬件系統 6
1.3.3 計算機的軟件系統 9
1.3.4 非馮• 諾依曼計算機 10
1.4 計算機系統的層次結構 11
1.4.1 多級組成的計算機系統 11
1.4.2 軟件與硬件的邏輯等價性 11
1.5 計算機的性能指標 12
本章小結 14
習題 14

第2章 運算方法和運算器 16

2.1 無符號數和有符號數 16
2.1.1 無符號數 16
2.1.2 有符號數 16
2.2 數的定點表示和浮點表示 19
2.2.1 定點數的表示方法 19
2.2.2 浮點數的表示方法 20
2.2.3 定點數和浮點數的比較 23
2.3 十進制數串和非數值數據的表示 24
2.3.1 十進制數串的表示方法 24
2.3.2 字符與字符串的表示方法 25
2.3.3 漢字的表示方法 25
2.4 數據信息的校驗 26
2.4.1 奇偶校驗碼 26
2.4.2 海明校驗碼 27
2.4.3 循環冗余校驗碼 31
2.5 定點運算 34
2.5.1 定點加減運算 34
2.5.2 定點乘法運算 38
2.5.3 定點除法運算 44
2.6 浮點數運算 47
2.6.1 浮點加、減法運算 47
2.6.2 浮點乘、除法運算 51
2.7 運算器 52
2.7.1 基本的二進制加減法器 52
2.7.2 多功能算術邏輯運算單元 53
本章小結 59
習題 60

第3章 內部存儲器 62

3.1 存儲器概述 62
3.1.1 存儲器的分類 62
3.1.2 存儲器的分級 64
3.1.3 存儲單元的地址分配 64
3.1.4 主存儲器的技術指標 65
3.2 隨機存取存儲器 66
3.2.1 靜態 RAM 66
3.2.2 動態 RAM 69
3.3 只讀存儲器 73
3.4 存儲器與 CPU 的連接 79
3.5 并行存儲器 86
3.5.1 雙端口存儲器 86
3.5.2 多模塊交叉存儲器 89
3.6 高速緩沖存儲器 Cache 92
3.6.1 Cache基本原理 92
3.6.2 主存與 Cache的地址映射 94
3.6.3 替換策略 99
3.6.4 Cache的寫操作策略 100
3.6.5 奔騰4的 Cache組織 101
本章小結 102
習題 102

第4章 指令系統 104

4.1 指令系統的發展與性能要求 104
4.1.1 指令系統的發展 104
4.1.2 指令系統的性能要求 105
4.1.3 低級語言與硬件結構的關系 105
4.2 指令格式 106
4.2.1 操作碼 106
4.2.2 地址碼 107
4.2.3 指令字長度 111
4.2.4 指令助記符 111
4.2.5 操作數類型 111
4.2.6 指令格式舉例 112
4.3 指令和數據的尋址方式 115
4.3.1 指令的尋址方式 115
4.3.2 操作數的尋址方式 116
4.4 典型指令 129
4.4.1 指令的分類 129
4.4.2 復雜指令系統 131
4.4.3 精簡指令系統 132
4.4.4 RISC 和 CISC 的比較 133
本章小結 134
習題 135

第5章 中央處理機 137

5.1 CPU 的功能和組成 137
5.1.1 CPU 的功能 137
5.1.2 CPU 的基本組成 137
5.1.3 CPU 中的主要寄存器 139
5.1.4 寄存器結構舉例 140
5.2 指令周期 142
5.2.1 指令周期的基本概念 142
5.2.2 MOV 指令的指令周期 143
5.2.3 LAD 指令的指令周期 145
5.2.4 ADD 指令的指令周期 146
5.2.5 STO 指令的指令周期 147
5.2.6 JMP指令的指令周期 148
5.2.7 用方框圖語言表示指令周期 149
5.3 時序產生器和控制方式 152
5.3.1 時序信號的作用和體制 152
5.3.2 時序信號產生器 153
5.3.3 控制方式 155
5.4 微程序控制器 156
5.4.1 微程序控制原理 156
5.4.2 微程序設計技術 162
5.5 硬布線控制器 167
5.6 指令流水 170
5.6.1 指令流水原理 171
5.6.2 影響流水線性能的因素 173
5.6.3 流水線性能 177
5.6.4 流水線中的多發技術 179
5.6.5 流水線結構 180
5.6.6 奔騰 CPU 181
5.7 RISCCPU 186
5.7.1 RISC 的特點 186
5.7.2 RISCCPU 實例 187
本章小結 191
習題 191

第6章 總線系統 194

6.1 總線概述 194
6.1.1 總線的基本概念 194
6.1.2 總線的標準化 194
6.1.3 總線的特性 195
6.1.4 總線的分類 195
6.1.5 總線的性能指標 198
6.2 總線結構 200
6.2.1 單總線結構 200
6.2.2 雙總線結構 201
6.2.3 三總線結構 202
6.2.4 總線結構對總線性能的影響 202
6.3 總線的傳輸與接口 203
6.3.1 總線傳輸過程 203
6.3.2 信息傳送方式 204
6.3.3 總線接口的基本概念 205
6.4 總線的仲裁 207
6.4.1 集中式仲裁 207
6.4.2 分布式仲裁 209
6.5 總線的定時和數據傳送模式 210
6.5.1 總線的定時 210
6.5.2 總線數據傳送模式 212
6.6 常用總線 213
6.6.1 常用片內總線 213
6.6.2 常用系統總線 213
6.6.3 常用I/O 總線 219
6.6.4 常用外部總線 222
本章小結 225
習題 226

第7章 外圍設備 228

7.1 外圍設備概述 228
7.1.1 外圍設備的一般功能 228
7.1.2 外圍設備的分類 229
7.2 硬磁盤存儲器 230
7.2.1 磁記錄原理 230
7.2.2 磁盤的組成和分類 234
7.2.3 磁盤驅動器和控制器 236
7.2.4 磁盤上信息的分布 237
7.2.5 磁盤存儲器的技術指標 238
7.2.6 磁盤存儲設備的技術發展 240
7.2.7 磁盤陣列 RAID 240
7.3 軟磁盤存儲器 241
7.3.1 概述 241
7.3.2 軟磁盤盤片 242
7.3.3 軟磁盤的記錄格式 243
7.3.4 軟磁盤驅動器和控制器 244
7.4 磁帶存儲設備 245
7.4.1 概述 245
7.4.2 數據流磁帶機 246
7.4.3 磁帶的記錄格式 247
7.5 光盤和磁光盤存儲設備 247
7.5.1 光盤存儲設備 247
7.5.2 磁光盤存儲設備 249
7.6 顯示設備 251
7.6.1 顯示設備的分類與有關概念 251
7.6.2 字符/圖形顯示器 252
7.6.3 圖像顯示設備 253
7.6.4 VESA 顯示標準 254
7.7 輸入設備和打印設備 257
7.7.1 輸入設備 257
7.7.2 打印設備 260
本章小結 261

習題 262
第8章 輸入輸出系統 264
8.1 外圍設備的速度分級與信息交換方式 264
8.1.1 外圍設備的速度分級 264
8.1.2 信息交換方式 266
8.2 程序查詢方式 267
8.3 程序中斷方式 271
8.3.1 中斷的基本概念 271
8.3.2 程序中斷方式的基本I/O 接口 273
8.3.3 單級中斷 274
8.3.4 多級中斷 276
8.3.5 中斷控制器 278
8.4 DMA 方式 279
8.4.1 DMA 的基本概念 279
8.4.2 DMA 傳送方式 280
8.4.3 基本的 DMA 控制器 282
8.4.4 選擇型和多路型 DMA 控制器 284
8.5 通道方式 287
8.5.1 通道的功能 287
8.5.2 通道的類型 289
8.5.3 通道結構的發展 290
本章小結 290
習題 291

參考文獻 293