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1 数字系统与计算机概论1

1.1 数字逻辑与数字电路1

1.1.1 逻辑代数的基本知识2

1.1.2 常见的门电路5

1.1.3 数字系统基础16

1.2 数字计算机的基本组成21

1.2.1 计算机的硬件结构21

1.2.2 计算机软件25

1.2.3 计算机语言及其编译27

1.3 计算机系统结构概论29

1.4 计算机系统的历史与发展32

1.4.1 计算机的发展历史32

1.4.2 计算机的分类35

1.4.3 计算机的应用领域36

习题37

2 数据编码和数据运算41

2.1 定点数的编码和运算41

2.1.1 无符号数的编码41

2.1.2 有符号数的编码42

2.1.3 数据的存储与访问43

2.1.4 定点数的加减运算44

2.1.5 定点数的乘除运算48

2.2 浮点数的编码和运算51

2.2.1 浮点数的编码51

2.2.2 浮点数的运算54

2.3 逻辑运算58

2.4 检错码和纠错码61

2.4.1 检错码62

2.4.2 纠错码63

2.5 数据类型实例65

习题二66

3 存储系统69

3.1 存储器芯片69

3.1.1 静态存储器69

3.1.2 动态存储器71

3.1.3 只读存储器72

3.1.4 电可擦写只读存储器74

3.1.5 相联存储器75

3.1.6 动态存储器芯片类型76

3.2 存储器的构成80

3.3 高速缓存84

3.3.1 高速缓存的功能与基本原理85

3.3.2 地址映像与变换86

3.3.3 替换策略及更新策略95

3.4 虚拟存储器97

3.4.1 页式虚拟存储器98

3.4.2 段式虚拟存储器100

3.4.3 段页式虚拟存储器102

3.4.4 虚拟存储器管理103

习题三105

4 指令与指令的执行110

4.1 指令与指令系统110

4.1.1 指令的格式110

4.1.2 指令分类115

4.1.3 指令系统与编程实例119

4.2 指令的执行过程127

4.2.1 运算指令的执行过程129

4.2.2 访存指令的执行过程130

4.2.3 转移指令的执行过程132

4.3 指令控制器133

4.3.1 硬连线控制器134

4.3.2 微程序控制器138

4.3.3 阵列控制器142

4.3.4 中断与异常处理144

习题四148

5 指令流水技术151

5.1 指令流水的基本概念151

5.1.1 基本指令流水线152

5.1.2 指令的相关性154

5.2 指令的调度160

5.2.1 静态指令调度160

5.2.2 动态指令调度163

5.3 分支预测167

5.4 多重指令启动171

5.5 指令流水线实例176

5.5.1 奔腾处理器177

5.5.2 PowerPC处理器179

5.5.3 Alpha处理器180

5.5.4 MIPS R4000的超流水线结构181

习题五183

6 输入输出系统186

6.1 输入输出总线186

6.1.1 总线数据传输方式187

6.1.2 总线的通信同步方式189

6.1.3 总线的控制193

6.1.4 总线接口196

6.2 输入输出控制200

6.2.1 程序控制方式202

6.2.2 DMA控制方式204

6.3 输入输出总线实例207

6.3.1 EIA-232串行接口207

6.3.2 IDE磁盘接口211

6.3.3 SCSI总线213

6.3.4 PCI总线217

习题六222

7 计算机系统的构成225

7.1 单处理机系统的构成及其发展225

7.1.1 桌上型计算机225

7.1.2 网络服务器230

7.1.3 嵌入式计算机232

7.1.4 数字信号处理器235

7.1.5 网络处理器238

7.2 并行计算机系统的结构242

7.2.1 向量计算机244

7.2.2 阵列计算机245

7.2.3 多处理机系统249

7.3 网络并行计算机系统256

7.3.1 集群系统的功能特征257

7.3.2 集群系统的网络258

习题七262

参考文献264