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第1章 计算机系统概论1

1.1计算机的发展与应用1

计算机的发展阶段和发展趋势1

计算机的应用3

1.2计算机系统的组成4

计算机硬件系统5

计算机软件系统5

计算机系统的层次结构6

1.3计算机系统结构7

传统冯·诺依曼计算机系统结构7

现代计算机系统结构8

关联8

习题9

第2章 计算机中数据的表示10

2.1进位计数制及其相互转换10

进位计数制10

进位计数制的相互转换11

2.2定点数的表示13

符号的表示13

小数点的表示13

机器数形式14

2.3浮点数的表示20

浮点数的格式20

浮点数的规格化21

浮点数的表示范围22

浮点数的机器零23

2.4非数值数据的表示23

字符与字符串23

BCD码与十进制数24

2.5数据校验码26

奇偶校验码26

海明校验码27

循环冗余校验码29

关联32

习题32

第3章 运算方法与运算器36

3.1定点数的算术运算与实现36

定点数加减运算36

定点数乘法运算41

定点数除法运算47

3.2逻辑运算和移位操作51

逻辑运算51

移位操作51

3.3定点运算器52

算术逻辑单元52

定点运算器的基本结构56

定点运算器模型57

3.4浮点数的算术运算与浮点运算器58

浮点数的加减运算58

浮点数的乘法和除法运算59

浮点运算器61

并联62

习题63

第4章 存储器系统67

4.1存储器概述67

存储器分类67

存储器系统结构68

主存储器的技术指标69

4.2半导体存储器70

半导体存储器分类70

存储元电路71

存储器芯片74

存储器的扩展与应用85

并行存储器91

4.3高速缓冲存储器93

Cache基本原理93

Cache的结构94

Cache的读／写过程98

4.4虚拟存储器99

概述99

页式虚拟存储器100

段式虚拟存储器102

段页式虚拟存储器103

替换算法104

关联104

习题105

第5章 指令系统108

5.1指令系统与性能108

指令与指令系统108

指令系统的性能109

5.2机器指令109

机器指令的格式109

指令字的长度109

机器指令的分类110

5.3操作码的编码方法111

定长编码111

变长编码111

5.4地址码的寻址方式115

指令寻址方式115

操作数寻址方式115

5.5典型的指令系统118

复杂指令系统118

精简指令系统120

关联122

习题123

第6章 控制器126

6.1 CPU的功能和组成126

CPU的功能126

CPU的基本组成127

6.2控制器的时序系统和控制方式130

有关周期的基本概念130

时序信号与体制131

时序信号发生器132

控制方式134

6.3指令流程图134

典型指令及周期分析135

指令周期流程142

6.4微程序控制器144

基本概念144

微程序控制器基本原理146

微程序设计148

微程序设计举例152

微程序控制器设计步骤155

6.5组合逻辑控制器156

6.6门阵列控制器159

可编程逻辑阵列PLA159

基本思想160

6.7流水线处理技术160

指令执行方式160

流水线的分类161

线性流水线162

流水线中的相关问题163

6.8多媒体技术165

6.9典型CPU简介166

8086 CPU166

Pentium微处理器168

关联170

习题171

第7章 接口与输入／输出176

7.1接口概述176

接口的功能与组成176

I／O接口的编址方式177

I／O接口地址的译码178

7.2输入／输出方式180

程序控制传送方式181

中断方式184

直接存储器方式189

通道方式194

关联196

习题196

第8章 外围设备201

8.1外围设备概述201

外围设备的概念201

外围设备的分类202

外围设备的功能202

8.2输入设备203

键盘203

鼠标204

其他输入设备204

8.3输出设备206

显示器206

打印机208

8.4外存储设备213

磁表面存储器的原理213

磁记录方式213

硬磁盘存储器215

光盘存储设备218

闪存220

关联222

习题222

第9章 总线224

9.1总线技术概述224

9.2总线系统结构227

总线通道组成227

总线结构类型227

9.3总线信息传送方式及定时229

总线信息传送方式229

总线定时230

9.4总线的仲裁230

集中式仲裁231

分布式仲裁232

9.5计算机中的总线233

内部总线233

外部通信总线236

9.6新一代总线239

PCI Express总线239

USB总线242

关联245

习题246

第10章 并行处理与互连网络248

10.1并行处理的概念248

并行性248

并行性的等级和分类248

开发并行性的途径250

10.2并行处理机基本结构250

并行处理机的两种典型结构250

并行处理机的特点252

10.3 SIMD计算机基本结构253

SIMD计算机模型253

SIMD计算机发展过程254

Illiac IV计算机254

BSP计算机257

CM-2计算机259

10.4 SIMD计算机的应用261

计算模型及有限差分261

阵列处理机的几种基本算法262

10.5互连网络的概念263

互连网络的基本概念和作用263

特性参数和性能参数264

互连函数267

10.6静态互连网络270

静态互连网络结构270

静态互连网络特性272

10.7动态互连网络273

动态互连网络的互连形式273

动态网络互连方式的比较275

多级互连网络276

10.8互连网络的消息传递机制277

消息寻径277

死锁和虚拟通道281

单播方式下的寻径283

广播方式下的寻径285

关联286

习题286

第11章 多处理机与机群系统288

11.1多处理机系统特点与分类288

基本结构288

多处理机系统特点289

多处理机系统的Cache一致性问题290

11.2多处理机软件和典型的多处理机系统292

并行算法292

程序并行性分析293

并行程序设计语言294

MPP和SMP294

CM-5系统298

SGI Origin 2000系列服务器299

11.3机群系统300

机群系统的结构特点300

机群系统的关键技术301

提高通信系统的性能303

几种典型系统306

关联306

习题307

参考文献308