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第1章 微型计算机发展概述1

1.1 微型计算机发展之初2

1.2 Intel微处理器发展概述3

1.2.1 Intel 8086/8088微处理器3

1.2.2 Intel 80286微处理器4

1.2.3 Intel 80386微处理器4

1.2.4 Intel 80486微处理器5

1.2.5 Pentium微处理器6

1.2.6 Intel P6系列微处理器7

1.2.7 Pentium 4微处理器8

1.2.8 Pentium M微处理器9

1.2.9 Core 2微处理器9

1.2.10 Core i7/i5/i3微处理器9

1.3 AMD微处理器的发展概述10

1.4 当今微型计算机与大型计算机系统的关系11

思考题与习题12

第2章 典型微处理器及其微型计算机系统结构13

2.1 P6系列微处理器及微型计算机13

2.1.1 P6系列微处理器的基本构成14

2.1.2 P6系列微处理器的流水线工作过程15

2.1 3 P6微处理器采用的数据处理概念17

2.1.4 P6系列微型计算机系统结构19

2.2 Pentium 4微处理器及微型计算机20

2.2.1 Pentium 4微处理器的体系结构特点20

2.2.2 Pentium 4微处理器的内部结构23

2.2.3 Pentium 4微处理器的指令流水线24

2.2.4 由Pentium 4延伸的双核处理器26

2.2.5 Pentium 4微型计算机系统结构27

2.3 Pentium M微处理器28

2.3.1 Pentium M微处理器的体系结构特点29

2.3.2 Pentium M微处理器的发展历程30

2.4 Core 2微处理器及微型计算机31

2.4.1 Core 2微处理器的主要结构特点31

2.4.2 Core核心架构微处理器的主要技术特点32

2.4.3 Core 2微型计算机系统结构34

2.5 Core i7/i5/i3微处理器及微型计算机35

2.5.1 Bloomfield核心的Core i7微处理器系统结构35

2.5.2 Lynnfield核心的Core i7/i5微处理器系统结构37

2.5.3 Clarkdale核心的Core i5/i3微处理器系统结构39

2.5.4 Gulftown核心的Core i7微处理器系统结构41

2.5.5 SandyBridge微架构的Core i7/i5/i3微处理器介绍41

思考题与习题43

第3章 IA-32微处理器体系结构44

3.1 IA-32微处理器的工作模式45

3.1.1 工作模式45

3.1.2 工作模式的主要特点48

3.2 IA-32的用户级数据结构50

3.2.1 基本数据存储结构51

3.2.2 整数数据格式51

3.2.3 实数的浮点数格式52

3.2.4 非数值数据格式56

3.2.5 组合的SIMD数据格式56

3.3 IA-32的用户级寄存器组57

3.3.1 通用寄存器组57

3.3.2 段寄存器57

3.3.3 标志寄存器58

3.3.4 指令指针寄存器61

3.4 IA-32的系统级数据结构61

3.4.1 描述符表61

3.4.2 门描述符62

3.4.3 页目录表和页表62

3.4.4 任务状态段TSS63

3.5 IA-32的系统级寄存器组63

3.5.1 存储器管理寄存器63

3.5.2 控制寄存器65

3.5.3 调试寄存器68

3.5.4 模型专用寄存器MSR70

3.6 IA-32的x87 FPU寄存器组71

3.7 MMX和SSE寄存器组75

3.8 IA-32微处理器指令系统76

3.8.1 指令系统的基本要求77

3.8.2 CISC与RISC设计思想78

3.8.3 IA-32指令系统的特点80

3.8.4 x86通用指令集80

3.8.5 系统指令集85

3.8.6 FPU和SSE系列指令集简介86

思考题与习题90

第4章 存储管理91

4.1 分段技术91

4.1.1 分段管理模型91

4.1.2 段描述符与段描述符表93

4.1.3 段选择符与线性存储空间寻址99

4.2 分页技术100

4.2.1 分页机制100

4.2.2 32位物理地址下的分页101

4.2.3 36位物理地址下的分页104

4.2.4 PSE-36分页机制108

4.3 分段与分页的组合110

思考题与习题111

第5章 存储保护113

5.1 段限的保护校验114

5.2 类型的保护校验115

5.3 特权级保护校验117

5.3.1 代码段间程序转移时的特权级校验117

5.3.2 访问数据段时的特权级校验124

5.3.3 加载SS寄存器时的特权级校验126

5.4 指针验证126

5.5 页面级保护129

思考题与习题131

第6章 存储器与高速缓存132

6.1 存储系统的组成形式132

6.1.1 存储器的种类和特点132

6.1.2 存储系统构成与高速缓冲136

6.2 存储区域的缓存方式设置139

6.2.1 缓存的可用方法139

6.2.2 采用MTRR设置内存类型范围140

6.2.3 采用页属性表（PAT）设置内存类型145

6.2.4 缓存控制的优先级147

6.3 高速缓冲存储器cache148

6.3.1 cache的配置148

6.3.2 cache的映射方法150

6.3.3 cache的替换策略153

6.3.4 cache的写策略154

6.3.5 cache的一致性156

6.3.6 L1-cache与L2-cache的关系158

6.3.7 cache的控制机制159

6.4 转换后援缓冲器160

6.5 内存芯片与模块161

6.5.1 增强型DRAM技术162

6.5.2 先进的动态存储器165

6.5.3 串行内存总线的FB-DIMM技术167

6.6 磁盘存储器169

6.6 1 磁盘存储器原理与读写方式169

6.6.2 硬盘的主要性能指标171

6.6.3 独立冗余磁盘阵列技术173

6.7 光盘存储器178

6.7.1 CD光盘179

6.7.2 DVD光盘180

思考题与习题181

第7章 任务管理183

7.1 任务管理概述183

7.2 任务管理的数据结构184

7.2.1 任务状态段1SS184

7.2.2 TSS描述符187

7.2.3 任务寄存器TR187

7.2.4 任务门描述符188

7.3 任务切换189

7.4 任务链接191

7.5 任务地址空间192

7.5.1 线性地址空间映射到物理地址空间193

7.5.2 任务间共享的地址映射194

思考题与习题194

第8章 中断与异常处理195

8.1 中断与异常的引发和响应195

8.1.1 中断源与异常源195

8.1.2 中断与异常的响应类型197

8.1.3 中断向量198

8.1.4 中断与异常的优先级203

8.1.5 中断与异常的屏蔽204

8.2 实地址模式的中断与异常处理205

8.3 保护模式的中断与异常处理206

8.3.1 中断描述符表与中断描述符206

8.3.2 中断与异常的处理208

8.4 虚拟8086模式的中断和异常处理211

8.4.1 虚拟8086任务211

8.4.2 虚拟8086模式的中断和异常处理215

8.4.3 保护模式虚拟中断218

8.5 先进的可编程中断控制器APIC218

8.5.1 APIC概述218

8.5.2 本地APIC220

8.5.3 本地中断源224

8.5.4 中断优先级与中断处理过程227

8.5.5 发送处理器间的中断229

8.5.6 中断分配机制233

思考题与习题233

第9章 高性能微型计算机的系统总线235

9.1 系统总线概述236

9.1.1 总线速度的限制因素236

9.1.2 早期微型计算机总线回顾237

9.2 PCI总线239

9.2.1 PCI总线概述239

9.2.2 PCI总线信号240

9.2.3 PCI总线协议基础241

9.2.4 PCI总线的主要操作243

9.3 PCI-X总线251

9.4 PCI-Express总线252

9.4.1 并行总线与串行总线252

9.4.2 PCI-Express总线的结构特征254

9.4.3 PCI-Express总线的拓扑结构257

9.4.4 PCI-Express总线的层次结构258

9.5 显示卡与接口总线259

9.5.1 显卡的基本组成259

9.5.2 显卡总线与显示接口261

思考题与习题263

第10章 高性能微型计算机的I/O总线264

10.1 并行ATA/IDE总线264

10.1.1 并行ATA接口标准265

10.1.2 硬盘寻址方式与容量限制266

10.2 串行ATA总线268

10.2.1 串行ATA总线268

10.2.2 主机控制器接口规范270

10.3 SCSI总线270

10.3.1 并行SCSI总线标准271

10.3.2 串行SCSI总线273

10.4 USB接口总线274

10.4.1 USB体系结构概述275

10.4.2 USB设备的接入与断开277

10.4.3 USB系统数据传输方式280

10.4.4 USB系统数据传输的四种模式284

10.4.5 USB 2.0数据传输协议新特点289

10.4.6 USB 3.0标准293

思考题与习题296

第11章 多处理器系统管理297

11.1 实现原子操作的方式298

11.1.1 固有的原子操作298

11.1.2 利用总线锁定实现原子操作299

11.1.3 代码自修改与代码交叉修改的处理300

11.2 串行化指令301

11.3 存储器排序302

11.4 传播页表和页目录项修改至多处理器304

11.5 多处理器的初始化305

思考题与习题307

第12章 64位微处理器308

12.1 Intel 64处理器的工作模式309

12.2 Intel 64处理器的寄存器组310

12.2.1 用户级寄存器组310

12.2.2 系统级寄存器组312

12.3 IA-32e模式的存储管理314

12.3.1 IA-32e模式中的分段机制314

12.3.2 IA-32e模式中的分页机制316

12.3.3 IA-32e模式中的存储保护319

12.3.4 IA-32e模式中的调用门319

12.4 64位方式的中断与异常处理320

12.4.1 IA-32e模式中的IDT320

12.4.2 IA-32e模式的中断和异常处理321

12.5 IA-32e模式中的任务管理322

12.6 64位方式指令323

思考题与习题324

参考文献325