第1章计算机系统结构概述1
1.1元器件级的计算机结构——开关逻辑1
1.1.1数据的开关表示1
1.1.2逻辑运算的开关电路14
1.1.3算术运算的逻辑电路基础16
1.2功能模块级的计算机组成19
1.2.1计算机的Neumann体系结构19
1.2.2计算机系统的功能部件20
1.2.3计算机的工作过程24
1.3指令系统级的CPU界面27
1.3.1指令的语法27
1.3.2寻址方式28
1.3.3指令的种类28
1.3.4使用指令系统解题的过程29
1.4操作系统级的计算机系统界面31
1.4.1操作系统的概念31
1.4.2操作系统的功能32
1.4.3操作系统的类型35
1.5计算机系统评价与发展36
1.5.1现代计算机的基本特征36
1.5.2计算机的性能37
1.5.3计算机系统结构的发展38
习题42
第2章存储系统45
2.1分级存储体系的形成45
2.1.1对存储系统的性能要求45
2.1.2存储系统的分层结构47
2.1.3虚拟存储器49
2.1.4cache主存结构52
2.2主存储器54
2.2.1主存记忆元件54
2.2.2主存储器组成58
2.2.3内存条61
2.2.4并行存储结构64
2.2.5并行处理机中的存储组织65
2.2.6相联存储器67
2.3辅助存储器69
2.3.1辅助存储器的主要技术指标69
2.3.2磁表面存储原理70
2.3.3磁盘存储器72
2.3.4磁带存储器78
2.3.5光盘存储器79
2.3.6磁盘阵列RAID84
2.3.7闪速存储器85
习题86
第3章输入输出及其控制90
3.1外部设备90
3.1.1外部设备分类及其发展90
3.1.2字符设备93
3.1.3图形与图像设备97
3.1.4语音处理设备103
3.1.5虚拟现实技术104
3.1.6调制解调器106
3.1.7流通领域用外部设备107
3.2输入输出中的数据传送控制110
3.2.1直接程序传送控制111
3.2.2程序中断控制112
3.2.3DMA控制122
3.2.4通道控制127
3.3接口132
3.3.1外部设备与主机的连接132
3.3.2并行通信和并行接口133
3.3.3串行通信和串行接口136
3.4I/O设备管理139
3.4.1缓冲区技术139
3.4.2设备驱动程序140
3.4.3I/O设备分配143
习题144
第4章总线系统147
4.1总线工作原理147
4.1.1总线通信的定时方式147
4.1.2总线的组成与仲裁149
4.1.3总线特性与性能指标151
4.1.4总线分类153
4.2几种系统总线标准156
4.2.1ISA总线156
4.2.2微通道结构MCA和EISA157
4.2.3PCI总线158
4.2.4AGP总线159
4.3几种设备总线标准161
4.3.1EIA232D/RS449串行接口标准161
4.3.2IDE接口与SCSI接口总线162
4.3.3USB总线164
4.3.4IEEE 1394总线167
4.3.5IEEE 488总线168
习题169
第5章处理器170
5.1处理器的外特性——指令系统170
5.1.1机器语言与汇编语言170
5.1.2寻址方式172
5.1.3CPU中的可编程寄存器177
5.1.4Intel 8086指令简介179
5.1.5指令系统的设计内容186
5.1.6CISC与RISC186
5.2指令的时序190
5.2.1指令时序的控制方式190
5.2.2同步控制的时序191
5.2.3指令的微操作分析191
5.2.4指令周期的确定192
5.2.5指令时序的形成193
5.3控制器设计193
5.3.1控制器的基本组成193
5.3.2组合逻辑控制器194
5.3.3微程序控制器197
习题201
第6章计算机系统的发展207
6.1计算机并行技术概述207
6.1.1计算机硬件并行技术的发展207
6.1.2计算机并行性开发的技术对策207
6.1.3Flynn分类法208
6.2指令级并行技术210
6.2.1指令流水技术210
6.2.2流水线中的多发射技术215
6.2.3Pentium CPU216
6.2.4RISC处理器的体系结构219
6.2.5RISC、CISC、VLIW技术的融合223
6.2.6流水线向量处理机225
6.3线程级并行技术229
6.3.1对称多处理器技术SMP229
6.3.2同时多线程技术SMT236
6.3.3超线程技术HT238
6.4非Neumann体系的计算机系统241
6.4.1数据流计算机242
6.4.2归约机246
6.4.3智能计算机248
6.4.4人工神经网络计算机252
6.5计算机元器件技术展望257
6.5.1关于摩尔定律寿命的讨论257
6.5.2纳米电子器件258
6.5.3量子计算机260
6.5.4光学计算机262
6.5.5超导技术263
6.5.6生物计算机263
习题266
附录267参考文献268
第1章Neumann计算机概述 1
1.1Neumann计算机体系的确立1
1.1.1人类计算工具的进步 1
1.1.2Neumann计算机体系结构原理 4
1.1.3Neumann 计算机的基本组成 5
1.2Neumann计算机的工作过程 7
1.2.1程序对计算机的控制 7
1.2.2控制的实现 8
1.2.3计算机的解题过程 9
1.3计算机系统组成 12
1.3.1计算机的软件和硬件 12
1.3.2总线与硬件体系结构 13
1.3.3系统举例——IBM PC系统结构15
1.3.4计算机系统性能20
1.3.5计算机技术的进展 21
习题24
第2章信息表示与运算基础 26
2.1二进制运算及其实现 26
2.1.1二进制数与十进制数间的转换26
2.1.2二进制算术 27
2.1.3加法器 28
2.1.4逻辑运算与逻辑电路 30
2.1.5八进制、十六进制和二\|十进制码 33
2.2机器数 34
2.2.1符号数及其编码34
2.2.2机器数的浮点与定点表示法 37
2.3非数值数据编码 39
2.3.1ASCII字符编码39
2.3.2汉字编码40
2.3.3语音编码43
2.4指令码 44
2.4.1指令与指令系统44
2.4.2寻址方式48
2.4.3Intel 8086指令系统 52
2.5抗干扰编码56
2.5.1奇偶检验码 56
2.5.2海明码 58
2.5.3循环冗余检验码（CRC） 59
习题61
第3章存储系统67
3.1分级存储体系的形成67
3.1.1对存储系统的性能要求67
3.1.2存储系统的分层结构69
3.1.3虚拟存储器71
3.1.4cache主存结构73
3.2主存储器组成76
3.2.1半导体记忆元件76
3.2.2主存储器结构80
3.2.3并行存储结构85
3.2.4并行处理机中的存储组织88
3.2.5相联存储器89
3.3辅助存储器91
3.3.1辅助存储器的主要技术指标91
3.3.2磁表面存储原理92
3.3.3磁盘存储器94
3.3.4磁带存储器99
3.3.5光盘存储器100
3.3.6磁盘阵列RAID105
习题106
第4章处理器技术110
4.1控制器基本逻辑110
4.1.1指令的时序110
4.1.2控制器的基本组成112
4.1.3组合逻辑控制器113
4.1.4微程序控制器116
4.2流水线技术120
4.2.1提高计算机处理能力的基本思路120
4.2.2流水线结构122
4.2.3流水线中的访存冲突和相关处理124
4.2.4流水线中的多发射技术127
4.2.5Pentium CPU128
4.2.6流水线向量处理机131
4.3RISC技术135
4.3.1RISC的产生135
4.3.2RISC技术要点138
4.3.3PowerPC143
4.4处理器并行技术的新进展144
4.4.1CRIP (CISC\|RISC Processor)144
4.4.2RVIP技术和CRVIP技术144
4.4.3EPIC结构145
4.5阵列处理机146
4.5.1计算机并行技术的进步与开发策略146
4.5.2阵列处理机的特点与结构148
习题149
第5章输入输出系统152
5.1外部设备152
5.1.1外部设备分类及其发展152
5.1.2字符设备155
5.1.3图形/图像设备158
5.1.4语音处理设备164
5.1.5虚拟现实技术165
5.1.6调制解调器167
5.1.7流通领域用外部设备168
5.2数据传送的控制方式172
5.2.1直接程序传送控制172
5.2.2程序中断控制174
5.2.3DMA控制182
5.2.4通道控制187
5.3接口192
5.3.1外部设备与主机的连接192
5.3.2并行通信和并行接口193
5.3.3串行通信和串行接口197
5.3.4缓冲技术199
习题199
第6章计算机系统结构202
6.1总线202
6.1.1总线类型及其通信方式202
6.1.2总线的组成与仲裁205
6.1.3总线特性与性能指标207
6.1.4设备总线210
6.1.5系统总线212
6.1.6局部总线214
6.1.7下一代系统总线216
6.2多机系统217
6.2.1计算机系统分类217
6.2.2共享总线的多机系统219
6.2.3共享存储器的多处理机系统221
6.3非Neumann计算机222
6.3.1数据流计算机222
6.3.2归约机226
6.3.3智能计算机228
6.3.4人工神经网络计算机232
习题238
参考文献239
