第1章 计算机系统概述 1
1．1 计算机发展历程 1
1．1．1 计算机硬件的发展 1
1．1．2 计算机软件的发展 2
1．1．3 计算机的分类与发展方向 2
1．1．4 本节习题精选 3
1．1．5 答案与解析 3
1．2 计算机系统层次结构 4
1．2．1 计算机系统的组成 4
1．2．2 计算机硬件的基本组成 4
1．2．3 计算机软件的分类 7
1．2．4 计算机的工作过程 7
1．2．5 计算机系统的多级层次结构 8
1．2．6 本节习题精选 8
1．2．7 答案与解析 10
1．3 计算机的性能指标 12
1．3．1 计算机的主要性能指标 12
1．3．2 几个专业术语的概念 14
1．3．3 本节习题精选 14
1．3．4 答案与解析 17
1．4 本章小节 19
1．5 常见问题和易混淆知识点 21
第2章 数据的表示和运算 23
2．1 数制与编码 24
2．1．1 进位计数制及其相互转换 24
2．1．2 真值和机器数 26
2．1．3 BCD码 26
2．1．4 字符与字符串 26
2．1．5 校验码 27
2．1．6 本节习题精选 30
2．1．7 答案与解析 32
2．2 定点数的表示与运算 35
2．2．1 定点数的表示 35
2．2．2 定点数的运算 38
2．2．3 强制类型转换 45
2．2．4 本节习题精选 47
2．2．5 答案与解析 52
2．3 浮点数的表示与运算 59
2．3．1 浮点数的表示 59
2．3．2 浮点数的加减运算 62
2．3．3 本节习题精选 64
2．3．4 答案与解析 68
2．4 算术逻辑单元ALU 75
2．4．1 串行加法器和并行加法器 75
2．4．2 算术逻辑单元的功能和结构 79
2．4．3 本节习题精选 80
2．4．4 答案与解析 81
2．5 本章小结 82
2．6 常见问题和易混淆知识点 83
第3章 存储系统 86
3．1 存储器的层次结构 87
3．1．1 存储器的分类 87
3．1．2 存储器的性能指标 88
3．1．3 本节习题精选 88
3．1．4 答案与解析 89
3．2 存储器的层次化结构 90
3．2．1 多级存储系统 90
3．2．2 本节习题精选 91
3．2．3 答案与解析 91
3．3 半导体随机存储器 92
3．3．1 半导体存储芯片 92
3．3．2 SRAM存储器和DRAM存储器 93
3．3．3 只读存储器 95
3．3．4 本节习题精选 96
3．3．5 答案与解析 98
3．4 主存储器与CPU的连接 101
3．4．1 连接原理 101
3．4．2 主存容量的扩展 101
3．4．3 存储芯片的地址分配和片选 103
3．4．4 存储器与CPU的连接 104
3．4．5 本节习题精选 104
3．4．6 答案与解析 107
3．5 双口RAM和多模块存储器 112
3．5．1 双端口RAM 112
3．5．2 多模块存储器 112
3．5．3 本节习题精选 114
3．5．4 答案与解析 116
3．6 高速缓冲存储器 118
3．6．1 程序访问的局部性原理 118
3．6．2 Cache的基本工作原理 118
3．6．3 Cache和主存的映射方式 119
3．6．4 Cache中主存块的替换算法 122
3．6．5 Cache写策略 122
3．6．6 本节习题精选 123
3．6．7 答案与解析 126
3．7 虚拟存储器 132
3．7．1 虚拟存储器的基本概念 132
3．7．2 页式虚拟存储器 133
3．7．3 段式虚拟存储器 134
3．7．4 段页式虚拟存储器 134
3．7．5 快表TLB 135
3．7．6 虚拟存储器与Cache的比较 135
3．7．7 本节习题精选 135
3．7．8 答案与解析 139
3．8 本章小结 143
3．9 常见问题和易混淆知识点 144
第4章 指令系统 146
4．1 指令格式 146
4．1．1 指令的基本格式 146
4．1．2 定长操作码指令格式 148
4．1．3 扩展操作码指令格式 148
4．1．4 本节习题精选 149
4．1．5 答案与解析 151
4．2 指令寻址方式 154
4．2．1 指令寻址和数据寻址 154
4．2．2 常见的数据寻址方式 154
4．2．3 本节习题精选 158
4．2．4 答案与解析 164
4．3 CISC和RISC的基本概念 170
4．3．1 复杂指令系统计算机CISC 170
4．3．2 精简指令系统计算机RISC 170
4．3．3 CISC和RISC的比较 171
4．3．4 本节习题精选 172
4．3．5 答案与解析 172
4．4 本章小结 173
4．5 常见问题和易混淆知识点 174
第5章 中央处理器 176
5．1 CPU的功能和基本结构 176
5．1．1 CPU的功能 176
5．1．2 CPU的基本结构 177
5．1．3 本节习题精选 178
5．1．4 答案与解析 180
5．2 指令执行过程 182
5．2．1 指令周期 182
5．2．2 指令周期的数据流 183
5．2．3 指令执行方案 185
5．2．4 本节习题精选 185
5．2．5 答案与解析 187
5．3 数据通路的功能和基本结构 189
5．3．1 数据通路的功能 189
5．3．2 数据通路的基本结构 189
5．3．3 本节习题精选 191
5．3．4 答案与解析 196
5．4 控制器的功能和工作原理 202
5．4．1 控制器的结构和功能 202
5．4．2 硬布线控制器 202
5．4．3 微程序控制器 206
5．4．4 本节习题精选 212
5．4．5 答案与解析 215
5．5 指令流水线 218
5．5．1 指令流水线的基本概念 218
5．5．2 流水线的分类 220
5．5．3 影响流水线的因素 221
5．5．4 流水线的性能指标 222
5．5．5 超标量流水线的基本概念 223
5．5．6 本节习题精选 224
5．5．7 答案与解析 228
5．7 常见问题和易混淆知识点 236
第6章 总线 237
6．1 总线概述 237
6．1．1 总线基本概念 237
6．1．2 总线的分类 238
6．1．3 系统总线的结构 238
6．1．4 总线的性能指标 240
6．1．5 本节习题精选 240
6．1．6 答案与解析 243
6．2 总线仲裁 245
6．2．1 集中仲裁方式 245
6．2．2 分布仲裁方式 247
6．2．3 本节习题精选 247
6．2．4 答案与解析 248
6．3 总线操作和定时 249
6．3．1 总线传输的4个阶段 249
6．3．2 同步定时方式 249
6．3．3 异步定时方式 249
6．3．4 本节习题精选 250
6．3．5 答案与解析 251
6．4 总线标准 252
6．4．1 常见的总线标准 252
6．4．2 本节习题精选 253
6．4．3 答案与解析 254
6．5 本章小结 254
6．6 常见问题和易混淆知识点 255
第7章 输入/输出系统 256
7．1 I/O系统基本概念 256
7．1．1 输入/输出系统 256
7．1．2 I/O控制方式 257
7．1．3 本节习题精选 257
7．1．4 答案与解析 258
7．2 外部设备 258
7．2．1 输入设备 258
7．2．2 输出设备 258
7．2．3 外存储器 260
7．2．4 本节习题精选 262
7．2．5 答案与解析 264
7．3 I/O接口 266
7．3．1 I/O接口的功能 266
7．3．2 I/O接口的基本结构 266
7．3．3 I/O接口的类型 267
7．3．4 I/O端口及其编址 267
7．3．5 本节习题精选 267
7．3．6 答案与解析 268
7．4 I/O方式 269
7．4．1 程序查询方式 270
7．4．2 程序中断方式 270
7．4．3 DMA方式 275
7．4．4 本节习题精选 278
7．4．5 答案与解析 283
7．5 本章小结 290
7．6 常见问题和易混淆知识点 291
参考文献 278