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1计算机系统概述1

1.1计算机系统的基本组成和它的层次结构2

1.2计算机硬件系统的5个功能部件及其功能5

1.3计算机硬件系统的主要的技术和性能指标8

1.4计算机系统的体系结构、组成和实现概述10

1.5计算机系统的发展、应用与分类12

思考与练习16

2数据表示和运算方法17

2.1二进制码与不同进制数之间的转换18

2.1.1二进制码与进位计数制18

2.1.2不同进制数之间的转换19

2.2定点数在计算机内的表示与编码21

2.2.1定点小数和整数的编码方法22

2.2.2二一十进制数的编码25

2.3浮点数在计算机内的表示26

2.4文字和多媒体信息的表示与编码29

2.4.1西文字符的编码29

2.4.2汉字的编码30

2.4.3多媒体信息的编码31

2.5数据校验码34

2.6二进制数值数据的运算算法37

2.6.1补码加法与减法运算规则及电路实现37

2.6.2原码一位乘法与除法的运算算法39

思考与练习42

3计算机的运算器部件45

3.1算术逻辑运算部件的功能设计与线路实现46

3.2计算机的定点运算器48

3.2.1定点运算器部件的功能、组成与控制48

3.2.2MIPS计算机多周期CPU系统中的运算器部件的组成与实现50

3.2.3运算器芯片Ain2901实例与使用52

3.3浮点运算和浮点运算器56

3.3.1浮点数的运算规则56

3.3.2浮点运算器举例60

思考与练习63

4指令系统和汇编语言程序设计65

4.1指令格式和指令系统概述66

4.1.1指令的定义与指令格式66

4.1.2操作码的组织与编码67

4.1.3有关操作数的类型、个数、来源、去向和地址安排68

4.1.4指令的分类70

4.1.5指令周期及其对计算机性能和硬件结构的影响71

4.2寻址方式概述72

4.3指令系统举例75

4.3.1Pentium11计算机的指令系统76

4.3.2MIPS32计算机的指令系统78

4.3.3教学示例计算机的指令系统79

4.4计算机的汇编语言程序设计简介82

4.4.1汇编语言及其程序设计中的有关概念82

4.4.2示例计算机支持的语言83

4.4.3示例计算机的汇编语言程序设计举例85

思考与练习88

5计算机的控制器部件90

5.1控制器的功能与组成概述91

5.2硬连线控制器部件92

5.2.1硬连线控制器的组成和运行原理简介93

5.2.2MIPS32计算机的控制器简介94

5.3微程序控制器部件100

5.3.1微程序控制器的基本组成和运行原理100

5.3.2微程序设计中的下地址形成逻辑和微程序设计103

5.4指令流水线的概念和实现技术104

5.4.1流水线的基本概念和主要性能指标104

5.4.2指令流水线中的相关问题及其解决方案107

5.4.3指令级并行技术108

思考与练习110

6存储器系统112

6.1存储器概述113

6.1.1存储器的分类113

6.1.2主存储器的技术指标115

6.1.3存储系统的层次结构116

6.2半导体存储器117

6.2.1随机存取存储器117

6.2.2只读存储器120

6.2.3DDR与DDR122

6.3主存储器123

6.3.1主存储器的基本组成123

6.3.2主存储器的基本操作124

6.3.3主存储器的组织125

6.3.4提高存储器系统性能的途径127

6.4辅助存储器129

6.4.1辅助存储器的种类及技术指标129

6.4.2硬盘存储器131

6.4.3磁盘阵列技术134

6.4.4光存储系统的组成与运行原理135

6.5高速缓冲存储器138

6.5.1Cache的结构与运行原理138

6.5.2Cache的3种地址映像方式141

6.5.3Pentium处理器的Cache管理144

6.6虚拟存储器146

6.6.1虚拟存储器的功能与特点146

6.6.2页式虚拟存储器146

6.6.3段式虚拟存储器148

6.6.4段页式虚拟存储器149

思考与练习150

7输入／输出设备与输入／输出系统153

7.1输入／输出设备154

7.1.1输入／输出设备的分类及工作特点154

7.1.2几种常用的输入／输出设备简介155

7.2输入／输出接口163

7.2.1接口的基本组成、功能和类型163

7.2.2端口的编址与寻址165

7.2.3几种标准外部接口166

7.3输入／输出方式169

7.3.1程序查询方式170

7.3.2程序中断方式170

7.3.3直接存储器访问（DMA）方式173

7.3.4L/O通道控制方式和L/0处理机方式174

7.4总线技术175

7.4.1总线概述175

7.4.2总线仲裁和数据传送控制179

7.4.3系统总线标准举例181

7.4.4Pentium计算机的总线系统183

思考与练习185

8并行计算机体系结构187

8.1基础知识与基本概念188

8.1.1计算机体系结构的分类188

8.1.2并行计算机系统的性能问题189

8.1.3并行计算机系统的软件技术192

8.2SIMD计算机简介194

8.3基于共享内存的多处理机系统196

8.3.1一致性内存访问的UMA多处理机系统197

8.3.2非一致性内存访问的NUMA多处理机系统198

8.3.3仅高速缓存访问的COMA多处理机系统199

8.4基于消息传递的多计算机系统200

8.4.1大规模并行处理机MPP201

8.4.2工作站集群COW202

思考与练习203

参考文献204