第1章 計算機系統(tǒng)概述 1
*1.1 計算機發(fā)展歷程 1
*1.1.1 計算機硬件的發(fā)展 1
*1.1.2 計算機軟件的發(fā)展 2
1.2 計算機系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu) 2
1.2.1 計算機系統(tǒng)的組成 2
1.2.2 計算機硬件 3
1.2.3 計算機軟件 5
1.2.4 計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu) 6
1.2.5 計算機系統(tǒng)的工作原理 7
1.2.6 本節(jié)習(xí)題精選 8
1.2.7 答案與解析 10
1.3 計算機的性能指標(biāo) 12
1.3.1 計算機的主要性能指標(biāo) 12
1.3.2 幾個專業(yè)術(shù)語 15
1.3.3 本節(jié)習(xí)題精選 15
1.3.4 答案與解析 19
1.4 本章小結(jié) 23
1.5 常見問題和易混淆知識點 24
第2章 數(shù)據(jù)的表示和運算 26
2.1 數(shù)制與編碼 26
2.1.1 進位計數(shù)制及其相互轉(zhuǎn)換 26
2.1.2 定點數(shù)的編碼表示 29
2.1.3 整數(shù)的表示 31
2.1.4 C語言中的整數(shù)類型及類型轉(zhuǎn)換 32
2.1.5 本節(jié)習(xí)題精選 34
2.1.6 答案與解析 36
2.2 運算方法和運算電路 39
2.2.1 基本運算部件 39
2.2.2 定點數(shù)的移位運算 41
2.2.3 定點數(shù)的加減運算 41
2.2.4 定點數(shù)的乘除運算 44
2.2.5 本節(jié)習(xí)題精選 46
2.2.6 答案與解析 50
2.3 浮點數(shù)的表示與運算 55
2.3.1 浮點數(shù)的表示 55
2.3.2 浮點數(shù)的加減運算 59
2.3.3 C語言中的浮點數(shù)類型 60
2.3.4 數(shù)據(jù)的大小端和對齊存儲 61
2.3.5 本節(jié)習(xí)題精選 62
2.3.6 答案與解析 69
2.4 本章小結(jié) 77
2.5 常見問題和易混淆知識點 78
第3章 存儲系統(tǒng) 80
3.1 存儲器概述 80
3.1.1 存儲器的分類 80
3.1.2 存儲器的性能指標(biāo) 81
3.1.3 多級層次的存儲系統(tǒng) 82
3.1.4 本節(jié)習(xí)題精選 83
3.1.5 答案與解析 84
3.2 主存儲器 85
3.2.1 SRAM芯片和DRAM芯片 85
3.2.2 只讀存儲器 88
3.2.3 主存儲器的基本組成 89
3.2.4 多模塊存儲器 90
3.2.5 本節(jié)習(xí)題精選 92
3.2.6 答案與解析 96
3.3 主存儲器與CPU的連接 101
3.3.1 連接原理 101
3.3.2 主存儲器容量的擴展 101
3.3.3 存儲芯片的地址分配和片選 103
3.3.4 存儲器與CPU的連接 104
3.3.5 本節(jié)習(xí)題精選 104
3.3.6 答案與解析 106
3.4 外部存儲器 109
3.4.1 磁盤存儲器 109
3.4.2 固態(tài)硬盤 111
3.4.3 本節(jié)習(xí)題精選 112
3.4.4 答案與解析 113
3.5 高速緩沖存儲器 115
3.5.1 程序訪問的局部性原理 115
3.5.2 Cache的基本工作原理 117
3.5.3 Cache和主存儲器的映射方式 118
3.5.4 Cache中主存塊的替換算法 122
3.5.5 Cache的一致性問題 123
3.5.6 本節(jié)習(xí)題精選 124
3.5.7 答案與解析 130
3.6 虛擬存儲器 137
3.6.1 虛擬存儲器的基本概念 137
3.6.2 頁式虛擬存儲器 138
3.6.3 段式虛擬存儲器 141
3.6.4 段頁式虛擬存儲器 142
3.6.5 虛擬存儲器與Cache的比較 142
3.6.6 本節(jié)習(xí)題精選 142
3.6.7 答案與解析 148
3.7 本章小結(jié) 153
3.8 常見問題和易混淆知識點 154
第4章 指令系統(tǒng) 155
4.1 指令系統(tǒng) 155
4.1.1 指令集體系結(jié)構(gòu) 155
4.1.2 指令的基本格式 156
4.1.3 定長操作碼指令格式 157
4.1.4 擴展操作碼指令格式 158
4.1.5 指令的操作類型 158
4.1.6 本節(jié)習(xí)題精選 159
4.1.7 答案與解析 161
4.2 指令的尋址方式 164
4.2.1 指令尋址和數(shù)據(jù)尋址 164
4.2.2 常見的數(shù)據(jù)尋址方式 165
4.2.3 本節(jié)習(xí)題精選 169
4.2.4 答案與解析 177
4.3 程序的機器級代碼表示 183
4.3.1 常用匯編指令介紹 184
4.3.2 選擇語句的機器級表示 189
4.3.3 循環(huán)語句的機器級表示 190
4.3.4 過程調(diào)用的機器級表示 191
4.3.5 本節(jié)習(xí)題精選 194
4.3.6 答案與解析 198
4.4 CISC和RISC的基本概念 200
4.4.1 復(fù)雜指令系統(tǒng)計算機（CISC） 201
4.4.2 精簡指令系統(tǒng)計算機（RISC） 201
4.4.3 CISC和RISC的比較 201
4.4.4 本節(jié)習(xí)題精選 202
4.4.5 答案與解析 203
4.5 本章小結(jié) 203
4.6 常見問題和易混淆知識點 204
第5章 中央處理器 205
5.1 CPU的功能和基本結(jié)構(gòu) 205
5.1.1 CPU的功能 205
5.1.2 CPU的基本結(jié)構(gòu) 206
5.1.3 CPU的寄存器 206
5.1.4 本節(jié)習(xí)題精選 207
5.1.5 答案與解析 209
5.2 指令執(zhí)行過程 212
5.2.1 指令周期 212
5.2.2 指令周期的數(shù)據(jù)流 213
5.2.3 指令執(zhí)行方案 214
5.2.4 本節(jié)習(xí)題精選 215
5.2.5 答案與解析 217
5.3 數(shù)據(jù)通路的功能和基本結(jié)構(gòu) 218
5.3.1 數(shù)據(jù)通路的功能 218
5.3.2 數(shù)據(jù)通路的組成 218
5.3.3 數(shù)據(jù)通路的基本結(jié)構(gòu) 219
5.3.4 數(shù)據(jù)通路的操作舉例 220
5.3.5 本節(jié)習(xí)題精選 221
5.3.6 答案與解析 228
5.4 控制器的功能和工作原理 234
5.4.1 控制器的結(jié)構(gòu)和功能 234
5.4.2 硬布線控制器 235
5.4.3 微程序控制器 235
5.4.4 本節(jié)習(xí)題精選 239
5.4.5 答案與解析 243
5.5 異常和中斷機制 247
5.5.1 異常和中斷的基本概念 247
5.5.2 異常和中斷的分類 247
5.5.3 異常和中斷響應(yīng)過程 249
5.5.4 本節(jié)習(xí)題精選 249
5.5.5 答案與解析 251
5.6 指令流水線 252
5.6.1 指令流水線的基本概念 252
5.6.2 流水線的基本實現(xiàn) 253
5.6.3 流水線的冒險與處理 254
5.6.4 流水線的性能指標(biāo) 258
5.6.5 高級流水線技術(shù) 258
5.6.6 本節(jié)習(xí)題精選 259
5.6.7 答案與解析 265
5.7 多處理器的基本概念 273
5.7.1 SISD、SIMD、MIMD的基本概念 273
5.7.2 硬件多線程的基本概念 274
5.7.3 多核處理器的基本概念 274
5.7.4 共享內(nèi)存多處理器的基本概念 275
5.7.5 本節(jié)習(xí)題精選 276
5.7.6 答案與解析 277
5.8 本章小結(jié) 278
5.9 常見問題和易混淆知識點 279
第6章 總線 280
6.1 總線概述 280
6.1.1 總線基本概念 280
6.1.2 總線的分類 281
6.1.3 系統(tǒng)總線的結(jié)構(gòu) 282
*6.1.4 常見的總線標(biāo)準(zhǔn) 282
6.1.5 總線的性能指標(biāo) 283
6.1.6 本節(jié)習(xí)題精選 284
6.1.7 答案與解析 287
6.2 總線事務(wù)和定時 290
6.2.1 總線事務(wù) 290
6.2.2 總線定時 290
6.2.3 本節(jié)習(xí)題精選 292
6.2.4 答案與解析 294
6.3 本章小結(jié) 296
6.4 常見問題和易混淆知識點 296
第7章 輸入/輸出系統(tǒng) 297
*7.1 I/O系統(tǒng)基本概念 297
*7.1.1 輸入/輸出系統(tǒng) 297
*7.1.2 I/O控制方式 298
*7.1.3 外部設(shè)備 298
*7.1.4 本節(jié)習(xí)題精選 299
*7.1.5 答案與解析 300
7.2 I/O接口 300
7.2.1 I/O接口的功能 300
7.2.2 I/O接口的基本結(jié)構(gòu) 300
7.2.3 I/O接口的類型 301
7.2.4 I/O端口及其編址 301
7.2.5 本節(jié)習(xí)題精選 302
7.2.6 答案與解析 304
7.3 I/O方式 305
7.3.1 程序查詢方式 305
7.3.2 程序中斷方式 307
7.3.3 DMA方式 311
7.3.4 本節(jié)習(xí)題精選 315
7.3.5 答案與解析 323
7.4 本章小結(jié) 332
7.5 常見問題和易混淆知識點 333
參考文獻 334