無第 1 章　計算機(jī)系統(tǒng)概論.................001
1.1　計算機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用 ...............................001
1.1.1　計算機(jī)的發(fā)展簡史 ........................... 001
1.1.2　計算機(jī)的主要特點 ........................... 004
1.1.3　計算機(jī)的發(fā)展趨勢 ........................... 005
1.1.4　計算機(jī)的分類 ................................... 006
1.1.5　計算機(jī)的應(yīng)用 ................................... 008
1.1.6　我國計算機(jī)發(fā)展概述 ....................... 009
1.2　計算機(jī)系統(tǒng) .............................................010
1.2.1　計算機(jī)硬件系統(tǒng) ............................... 011
1.2.2　計算機(jī)軟件系統(tǒng) ............................... 011
1.2.3　計算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu) ................... 012
1.3　計算機(jī)的基本組成 ..................................014
1.3.1　馮·諾依曼計算機(jī)的特點 ............... 014
1.3.2　馮·諾依曼計算機(jī)的硬件組成 ....... 015
1.3.3　計算機(jī)的總線結(jié)構(gòu) ........................... 016
1.3.4　計算機(jī)的語言 ................................... 017
1.3.5　計算機(jī)的工作步驟 ........................... 018
1.4　計算機(jī)硬件的主要性能指標(biāo) ....................022
1.4.1　機(jī)器字長 ........................................... 022
1.4.2　主頻 ................................................... 023
1.4.3　主存容量 ........................................... 023
1.4.4　時鐘周期 ........................................... 024
1.4.5　運算速度 ........................................... 024
1.4.6　兼容性 ............................................... 025
第 2 章　運算方法和運算部件.......028
2.1　計算機(jī)中的進(jìn)制及其相互轉(zhuǎn)換 ................028
2.1.1　計算機(jī)中的數(shù)據(jù)存儲單位 ............... 028
2.1.2　計算機(jī)中的常見進(jìn)制 ....................... 029
2.1.3　常見進(jìn)制的相互轉(zhuǎn)換 ....................... 032
2.2　計算機(jī)中數(shù)值型數(shù)據(jù)的表示方法 .............036
2.2.1　無符號數(shù)和有符號數(shù) ....................... 036
2.2.2　原碼表示法 ....................................... 037
2.2.3　補碼表示法 ....................................... 038
2.2.4　反碼表示法 ....................................... 040
2.2.5　移碼表示法 ....................................... 040
2.3　計算機(jī)中的數(shù)據(jù)編碼與校驗 ....................042
2.3.1　計算機(jī)中的數(shù)據(jù)編碼 ....................... 042
2.3.2　計算機(jī)中的數(shù)據(jù)校驗方式 ............... 045
2.4　算術(shù)運算和邏輯運算基礎(chǔ) .......................046
2.4.1　移位運算 ........................................... 046
2.4.2　邏輯運算 ........................................... 050
2.5　計算機(jī)中定點數(shù)的表示與運算 ................051
2.5.1　定點數(shù)的表示方法 ........................... 051
2.5.2　定點數(shù)補碼加/減運算和溢出判斷 ... 052
2.5.3　定點數(shù)原碼乘法運算 ....................... 054
2.5.4　定點數(shù)補碼乘法運算 ....................... 057
2.5.5　定點數(shù)原碼除法運算 ....................... 062
2.6　計算機(jī)中浮點數(shù)的表示與運算 ................066
2.6.1　浮點數(shù)的表示方法 ........................... 066
2.6.2 IEEE 754 標(biāo)準(zhǔn) .................................. 067
2.6.3　浮點數(shù)補碼加/減運算 ...................... 068
2.6.4　浮點數(shù)的乘/除法運算 ...................... 071
2.6.5　定點數(shù)和浮點數(shù)的比較 ................... 071
2.7 C 語言中常用數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換 ....................072
2.7.1　自動類型轉(zhuǎn)換和強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換 ....... 072
2.7.2　有符號數(shù)和無符號數(shù)的相互轉(zhuǎn)換 ... 072
2.7.3　短數(shù)據(jù)和長數(shù)據(jù)的相互轉(zhuǎn)換 ........... 073
2.8　運算器 ....................................................073
VI
2.8.1　加法器 ............................................... 073
2.8.2　算術(shù)邏輯單元 ................................... 077
2.8.3　定點運算器 ....................................... 079
2.8.4　浮點運算器 ....................................... 081
第 3 章　存儲系統(tǒng)...............................087
3.1　存儲系統(tǒng)的組織 ......................................087
3.1.1　存儲器的分類 ................................... 087
3.1.2　存儲系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu) ....................... 089
3.1.3　存儲器的性能指標(biāo) ........................... 091
3.2　主存儲器.................................................092
3.2.1　數(shù)據(jù)在存儲器中的存放方式 ........... 092
3.2.2　隨機(jī)存取存儲器 ............................... 096
3.2.3　只讀存儲器 ....................................... 104
3.2.4　主存儲器邏輯設(shè)計 ........................... 105
3.2.5　主存儲器與 CPU 的連接 ................. 108
3.3　高速緩沖存儲器 ......................................112
3.3.1 Cache 的作用 .................................... 112
3.3.2 Cache 的工作原理 ............................ 113
3.3.3 Cache 與主存的地址映射 ................ 115
3.3.4　替換算法 ........................................... 119
3.3.5 Cache 的讀和寫（更新） ................ 120
3.3.6 Cache 的改進(jìn) .................................... 121
3.4　虛擬存儲器與輔助存儲器 .......................122
3.4.1　虛擬存儲器 ....................................... 122
3.4.2　輔助存儲器 ....................................... 124
第 4 章　指令系統(tǒng)...............................128
4.1　指令系統(tǒng)概述 .........................................128
4.1.1　指令與指令系統(tǒng) ............................... 128
4.1.2　指令系統(tǒng)的描述語言 ....................... 129
4.2　指令格式.................................................131
4.2.1　地址碼字段格式 ............................... 131
4.2.2　操作碼字段格式 ............................... 136
4.3　指令類型.................................................138
4.4　尋址方式.................................................141
4.4.1　指令尋址方式 ................................... 142
4.4.2　操作數(shù)尋址方式 ............................... 142
4.5 RISC 和 CISC ........................................152
4.5.1 RISC 的產(chǎn)生和發(fā)展 ......................... 152
4.5.2 RISC 的特點 ..................................... 153
4.5.3 CISC 和 RISC 的比較 ...................... 153
第 5 章　中央處理器 ..........................157
5.1　概述 ........................................................157
5.1.1　發(fā)展概況 ........................................... 157
5.1.2　中央處理器的功能 ........................... 160
5.1.3　中央處理器的組成 ........................... 161
5.2　指令周期.................................................164
5.2.1　基本概念 ........................................... 164
5.2.2　指令周期及數(shù)據(jù)通路 ....................... 166
5.3　時序與控制 .............................................172
5.3.1 CPU 時序 .......................................... 172
5.3.2　控制方式 ........................................... 174
5.3.3　時序部件 ........................................... 176
5.4　操作控制器 .............................................177
5.4.1　組合邏輯控制器 ............................... 177
5.4.2　微程序控制器 ................................... 179
5.5　指令流水.................................................189
5.5.1　指令流水原理與結(jié)構(gòu) ....................... 189
5.5.2　流水線性能 ....................................... 192
5.5.3　流水線性能的影響因素及處理 ....... 194
5.6　微處理器中的新技術(shù) ...............................196
5.7　現(xiàn)代中央處理器 ......................................199
第６章　總線系統(tǒng)................................206
6.1　總線的基本概念 ......................................206
6.1.1　發(fā)展概況 ........................................... 206
6.1.2　總線的分類 ....................................... 207
6.1.3　總線特性 ........................................... 207
6.1.4　總線性能指標(biāo) ................................... 208
6.1.5　總線標(biāo)準(zhǔn) ........................................... 210
6.2　總線的連接方式 ......................................215
6.2.1　總線接口 ........................................... 215
6.2.2　連接方式 ........................................... 216
6.2.3　內(nèi)部結(jié)構(gòu) ........................................... 218
VII
6.2.4　信息傳輸模式 ................................... 219
6.3　總線控制.................................................220
6.3.1　總線判優(yōu)控制 ................................... 220
6.3.2　總線通信控制 ................................... 223
第 7 章　計算機(jī)外部設(shè)備.................230
7.1　外部設(shè)備的分類 ......................................230
7.2　常見輸入設(shè)備 .........................................230
7.2.1　鍵盤 ................................................... 230
7.2.2　鼠標(biāo) ................................................... 232
7.2.3　掃描儀 ............................................... 233
7.3　常見輸出設(shè)備 .........................................234
7.3.1　顯示器 ............................................... 234
7.3.2　打印機(jī) ............................................... 238
7.3.3　音箱 ................................................... 240
7.4　常見外存設(shè)備 .........................................241
7.4.1　機(jī)械硬盤 ........................................... 241
7.4.2　固態(tài)硬盤 ........................................... 242
7.4.3 U（優(yōu)）盤 ........................................ 243
7.4.4　閃速存儲器 ....................................... 244
7.5　外部設(shè)備的作用 ......................................245
第 8 章　輸入/輸出系統(tǒng)....................247
8.1　概述 ........................................................247
8.1.1　發(fā)展概況 ........................................... 247
8.1.2 I/O 系統(tǒng)的組成 ................................ 248
8.1.3 I/O 控制方式 .................................... 249
8.2 I/O 接口和 I/O 端口 .................................250
8.2.1 I/O 接口的功能、類型和
基本結(jié)構(gòu) ........................................... 250
8.2.2 I/O 端口的概念及編址方式 ............ 252
8.3　程序直接控制方式 ..................................253
8.3.1　立即程序傳送方式 ........................... 254
8.3.2　程序查詢方式 ................................... 254
8.4　程序中斷方式 .........................................255
8.4.1　中斷的特點及應(yīng)用 ........................... 256
8.4.2　關(guān)鍵概念 ........................................... 258
8.4.3　中斷的分類 ....................................... 259
8.4.4　中斷屏蔽技術(shù) ................................... 260
8.4.5　中斷處理過程 ................................... 264
8.4.6　程序中斷設(shè)備接口的組成 ............... 268
8.5 DMA 方式 ...............................................270
8.5.1 DMA 方式的特點及比較 ................ 270
8.5.2 DMA 方式的訪存控制方式 ............ 272
8.5.3 DMA 接口的功能和組成 ................ 274
8.5.4 DMA 的工作過程 ............................ 276
8.5.5 DMA 接口的連接方式及類型 ........ 278
8.6　通道控制方式和外圍處理機(jī)方式 .............280
8.6.1　通道的基本概念 ............................... 281
8.6.2　通道的類型 ....................................... 284
8.6.3　通道的工作過程 ............................... 287
參考文獻(xiàn)...................................................292