目 錄
第1章 概論 1
1.1 計(jì)算機(jī)的基本概念 1
1.1.1 信息的數(shù)字化表示 2
1.1.2 存儲(chǔ)程序工作方式 5
1.1.3 計(jì)算機(jī)的分類 6
1.2 計(jì)算機(jī)的誕生與發(fā)展 8
1.2.1 馮·諾依曼體系 8
1.2.2 計(jì)算機(jī)發(fā)展歷程 9
1.2.3 未來的發(fā)展趨勢(shì) 11
1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組織 13
1.3.1 硬件系統(tǒng) 13
1.3.2 軟件系統(tǒng) 18
1.3.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu) 20
1.4 計(jì)算機(jī)性能的主要評(píng)價(jià)指標(biāo) 23
習(xí)題1 27
第2章 數(shù)據(jù)的表示、運(yùn)算和校驗(yàn) 28
2.1 數(shù)值型數(shù)據(jù) 28
2.1.1 進(jìn)位計(jì)數(shù)制 28
2.1.2 帶符號(hào)數(shù)的表示 34
2.1.3 定點(diǎn)數(shù)與浮點(diǎn)數(shù) 39
2.2 字符型數(shù)據(jù) 45
2.3 數(shù)據(jù)代碼的處理與存儲(chǔ) 47
2.4 基本運(yùn)算方法 50
2.4.1 定點(diǎn)加減運(yùn)算 50
2.4.2 定點(diǎn)乘法運(yùn)算 55
2.4.3 定點(diǎn)除法運(yùn)算 62
2.4.4 IEEE 754浮點(diǎn)數(shù)四則運(yùn)算 67
2.5 常用的數(shù)據(jù)校驗(yàn)方法 69
2.5.1 奇偶校驗(yàn) 70
2.5.2 海明校驗(yàn) 71
2.5.3 循環(huán)冗余校驗(yàn) 73
習(xí)題2 75
第3章 CPU子系統(tǒng) 78
3.1 CPU概述 79
3.1.1 硬件結(jié)構(gòu)模型 79
3.1.2 基本功能與控制 85
3.1.3 CPU的發(fā)展歷程 91
3.2 指令系統(tǒng) 93
3.2.1 CISC與RISC 93
3.2.2 指令的一般格式 94
3.2.3 常見尋址方式 100
3.2.4 指令功能和類型 112
3.3 加法器與運(yùn)算部件 119
3.3.1 加法器及其進(jìn)位邏輯 119
3.3.2 算術(shù)邏輯運(yùn)算單元 123
3.3.3 運(yùn)算器的組織 127
3.4 x86架構(gòu)模型機(jī)CPU設(shè)計(jì) 129
3.4.1 模型機(jī)指令系統(tǒng) 129
3.4.2 基本部件與數(shù)據(jù)通路 133
3.4.3 指令流程與微命令 137
3.4.4 組合邏輯控制 151
3.4.5 微程序控制 161
3.5 MIPS32架構(gòu)CPU設(shè)計(jì)實(shí)例 180
3.5.1 MIPS32指令架構(gòu) 181
3.5.2 基本的組成部件 186
3.5.3 單周期模式 189
3.5.4 多周期模式 201
3.5.5 指令的時(shí)間特性 219
3.6 CPU高級(jí)技術(shù)介紹 224
3.6.1 流水技術(shù) 224
3.6.2 SMT與超線程 228
3.6.3 多核技術(shù)介紹 229
習(xí)題3 232
第4章 存儲(chǔ)子系統(tǒng) 235
4.1 存儲(chǔ)子系統(tǒng)概述 235
4.1.1 存儲(chǔ)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu) 235
4.1.2 存儲(chǔ)器的分類 239
4.1.3 存儲(chǔ)器的技術(shù)指標(biāo) 242
4.2 半導(dǎo)體存儲(chǔ)原理及芯片 243
4.2.1 靜態(tài)MOS芯片 243
4.2.2 動(dòng)態(tài)MOS芯片 247
4.2.3 RAM型存儲(chǔ)器 254
4.2.4 ROM型存儲(chǔ)器 257
4.3 主存儲(chǔ)器的組織 261
4.3.1 主存的設(shè)計(jì)原則 261
4.3.2 主存的邏輯設(shè)計(jì) 263
4.3.3 主存與CPU的連接與控制 267
4.4 磁表面存儲(chǔ)原理 269
4.4.1 存儲(chǔ)介質(zhì)與磁頭 270
4.4.2 磁記錄編碼方式 273
4.5 磁盤存儲(chǔ)器及其接口 277
4.5.1 硬盤存儲(chǔ)器 277
4.5.2 磁盤技術(shù)指標(biāo)與校驗(yàn) 285
4.5.3 磁盤適配器 287
4.6 光存儲(chǔ)原理及器件 290
4.6.1 光存儲(chǔ)原理 290
4.6.2 光盤存儲(chǔ)器與光驅(qū) 293
4.7 計(jì)算機(jī)的三級(jí)存儲(chǔ)體系 296
4.7.1 基本概念 297
4.7.2 Cache與內(nèi)存的數(shù)據(jù)交互 298
4.7.3 內(nèi)存與外存的數(shù)據(jù)交互 305
4.8 高性能存儲(chǔ)系統(tǒng)介紹 310
4.8.1 多端口存儲(chǔ)器 310
4.8.2 獨(dú)立磁盤冗余陣列 311
4.8.3 并行存儲(chǔ)系統(tǒng) 312
4.8.4 聯(lián)想存儲(chǔ)系統(tǒng) 317
習(xí)題4 318
第5章 總線與輸入/輸出子系統(tǒng) 321
5.1 輸入/輸出子系統(tǒng)概述 321
5.1.1 總線與接口簡介 322
5.1.2 輸入/輸出與控制 325
5.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的總線 328
5.2.1 總線的特性與分類 329
5.2.2 總線的技術(shù)規(guī)范 331
5.2.3 總線的設(shè)計(jì)要素 332
5.2.4 PCI-E總線介紹 338
5.3 直接程序傳送模式 343
5.4 中斷處理模式 344
5.4.1 中斷的基本概念 344
5.4.2 中斷請(qǐng)求與優(yōu)先級(jí)裁決 349
5.4.3 中斷響應(yīng)與中斷服務(wù)程序 354
5.4.4 中斷接口的邏輯模型 360
5.5 DMA模式與接口 363
5.5.1 DMA基本概念 364
5.5.2 DMA控制器與接口的連接 367
5.5.3 DMA控制器的組成 370
5.5.4 DMA傳輸操作過程 374
5.5.5 典型的DMA接口舉例 375
5.6 IOP和PPU模式 380
5.6.1 通道的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 380
5.6.2 通道的類型 381
5.6.3 通道的工作原理 382
習(xí)題5 384
第6章 輸入/輸出設(shè)備 386
6.1 輸入/輸出設(shè)備概述 386
6.1.1 設(shè)備的基本功能 386
6.1.2 設(shè)備的種類 387
6.1.3 主機(jī)與設(shè)備的信息交互 389
6.2 鍵盤的工作原理 390
6.2.1 鍵盤的類型 391
6.2.2 硬件掃描鍵盤 393
6.2.3 軟件掃描鍵盤 394
6.3 顯示設(shè)備及適配器 397
6.3.1 常見的顯示器 397
6.3.2 顯示成像原理 399
6.3.3 LCD顯示器 405
6.3.4 適配器及其接口 412
6.4 打印設(shè)備及其接口 414
6.4.1 打印設(shè)備概述 414
6.4.2 點(diǎn)陣針式打印機(jī) 416
6.4.3 噴墨打印機(jī) 419
6.4.4 激光打印機(jī) 420
6.4.5 3D打印技術(shù)簡介 423
習(xí)題6 424
參考文獻(xiàn) 426