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本書介紹了單處理器計算機系統的組成結構和工作原理以及初步設計基礎。第l章主要介紹計算機系統結構的概況，從計算機的應用、分類，到計算機系統的結構組成，再到計算機未來可能的發展趨勢等，都做了清晰的描述，然后用一個微型機的實例使讀者對計算機的認知更加具體化。第2章主要介紹計算機中的重要運算部件——運算器的組成原理和基本設計方法，詳細敘述各種信息在計算機中的表達方式、運算方法，基本運算器的組織和設計原理，IA-32架構下的浮點運算部件，Inter SSE2的浮點體系結構。第3章主要介紹層次結構存儲器的組成、設計原理和方法，詳細描述存儲器的各種分類和主存的性能指標，存儲子系統的層次結構，介紹主存儲器的組織與設計方法，高速緩存Cache和虛擬存儲器的原理，另用一個實例介紹了Pentium P4和AMD Opteron存儲器的層次結構。第4章重點介紹計算機指令系統中的指令分類、指令格式、尋址方式，以及RISC和CISC的概念和區別。也用一個實例介紹Inter X86指令系統和ARM指令系統。第5章詳細介紹處理器的工作原理和基本設計方法。主要介紹計算機處理器的功能、組成和時序控制方法以及控制器設計的各種方法，以幾種典型的處理器作為實例介紹各種不同CPU的結構。第6章總線與輸入輸出系統主要介紹各種總線，以及總線與系統的連接和通信方法，各種外設以及外設接口與系統的信息交換方式，最后介紹一個典型外設——數碼相機。 本書每章節末都安排了適量的習題，讀者可以通過各章的習題對已完成的內容做一個測試，以鞏固和強化學習效果。
目次
第1章 計算機系統結構概述
1.1 概述
1.1.1 計算機的應用
1.1.2 計算機的類型、特征和性能指標
1.2 計算機系統的組成
1.2.1 計算機系統的硬件組成
1.2.2 計算機系統的軟件組成
1.3 計算機的層次結構
1.3.1 計算機系統的層次結構
1.3.2 硬軟件在邏輯上的等價性
1.4 未來計算機的發展趨勢
1.4.1 計算機的發展概況
1.4.2 計算機發展總趨勢
1.5 實例：打開計算機機箱
1.5.1 剖析鼠標
1.5.2 觀察顯示器
1.5.3 打開機箱
本章小結
習題1
第2章 運算器原理與設計
2.1 信息在計算機中的表示
2.1.1 數的表示
2.1.2 非數值數據的表示方法
2.1.3 數據校驗碼
2.2 算術邏輯運算基礎
2.2.1 定點數的加減法
2.2.2 定點乘法運算
2.2.3 定點除法運算
2.2.4 浮點數的四則運算
2.2.5 邏輯運算
2.3 ALU原理、組織和設計
2.3.1 運算器的基本結構
2.3.2 加法器及其進位系統
2.3.3 集成電路構成ALU
2.3.4 運算器ALU設計
2.4 實例：IA-32中的浮點部件
2.4.1 IA-32的浮點系統結構
2.4.2 Intel SSE2浮點體系結構
本章小結
習題2
第3章 層次結構的存儲器組織和設計
3.1 概述
3.1.1 存儲系統的層次結構
3.1.2 存儲器分類
3.1.3 主存儲器的性能指標
3.2 半導體存儲器和存儲芯片
3.2.1 SRAM存儲元和芯片
3.2.2 動態MOS存儲元和芯片
3.2.3 只讀存儲器芯片
3.3 主存儲器系統設計
3.3.1 高性能存儲器
3.3.2 主存系統組織設計
3.4 層次結構的存儲系統組織
3.4.1 高速緩存Cache
3.4.2 虛擬存儲器
3.5 實例：Intel Pentium P4和AMD Opteron的存儲器層次結構
3.5.1 Intel Pentium P4和AMD Opteron的層次結構存儲器
3.5.2 減少缺失損失的技術
本章小結
習題3
第4章 指令系統
4.1 指令功能和類型
4.1.1 概述
4.1.2 數據傳送類指令
4.1.3 輸入/輸出指令
4.1.4 算術運算類指令
4.1.5 邏輯運算類指令
4.1.6 程序轉移控制類指令
4.1.7 處理機控制類指令
4.1.8 其他指令
4.2 指令格式
4.2.1 指令字長
4.2.2 操作碼
4.2.3 地址碼
4.3 尋址方式
4.3.1 指令的尋址方式
4.3.2 操作數尋址方式
4.4 RISC與CISC指令系統
4.4.1 CISC的特點
4.4.2 RISC結構采用的基本技術
4.4.3 經典CISC和純RISC體系結構的比較
4.5 實例：Intel x86指令系統
4.5.1 Intel x86指令系統特點
4.5.2 Intel x86指令系統簡介
4.6 實例：ARM指令系統
4.6.1 ARM指令系統的特點
4.6.2 ARM指令系統簡介
本章小結
習題4
第5章 中央處理器原理與設計
5.1 處理器工作原理
5.1.1 處理器的功能
5.1.2 處理器組成
5.1.3 指令周期
5.1.4 時序產生器
5.1.5 時序控制方式
5.1.6 利用流水線提高處理器性能
5.2 控制器設計方法
5.2.1 硬布線邏輯控制器設計
5.2.2 微程序控制器設計
5.2.3 可編程邏輯設計
5.3 實例：典型的處理器
5.3.1 INTEL 8086/80286/80386/80486處理器
5.3.2 INTEL Pentium系列處理器
5.3.3 ARM處理器
本章小結
習題5
第6章 總線與輸入/輸出系統
6.1 總線系統
6.1.1 總線結構形態與系統總線連接方式
6.1.2 系統總線與I/O設備的信息傳送方式
6.1.3 系統總線的組成及功能
6.1.4 總線的控制與通信
6.2 總線實例
6.2.1 PCI總線
6.2.2 USB和IEEE 1394總線
6.3 輸入/輸出系統
6.3.1 輸入/輸出接口
6.3.2 外圍設備與CPU交換信息的方式
6.4 常用外圍設備
6.4.1 基本的輸入/輸出設備
6.4.2 硬盤外存儲器
6.5 實例：數碼相機
本章小結
習題6
參考文獻
1.1 概述
1.1.1 計算機的應用
1.1.2 計算機的類型、特征和性能指標
1.2 計算機系統的組成
1.2.1 計算機系統的硬件組成
1.2.2 計算機系統的軟件組成
1.3 計算機的層次結構
1.3.1 計算機系統的層次結構
1.3.2 硬軟件在邏輯上的等價性
1.4 未來計算機的發展趨勢
1.4.1 計算機的發展概況
1.4.2 計算機發展總趨勢
1.5 實例：打開計算機機箱
1.5.1 剖析鼠標
1.5.2 觀察顯示器
1.5.3 打開機箱
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習題1
第2章 運算器原理與設計
2.1 信息在計算機中的表示
2.1.1 數的表示
2.1.2 非數值數據的表示方法
2.1.3 數據校驗碼
2.2 算術邏輯運算基礎
2.2.1 定點數的加減法
2.2.2 定點乘法運算
2.2.3 定點除法運算
2.2.4 浮點數的四則運算
2.2.5 邏輯運算
2.3 ALU原理、組織和設計
2.3.1 運算器的基本結構
2.3.2 加法器及其進位系統
2.3.3 集成電路構成ALU
2.3.4 運算器ALU設計
2.4 實例：IA-32中的浮點部件
2.4.1 IA-32的浮點系統結構
2.4.2 Intel SSE2浮點體系結構
本章小結
習題2
第3章 層次結構的存儲器組織和設計
3.1 概述
3.1.1 存儲系統的層次結構
3.1.2 存儲器分類
3.1.3 主存儲器的性能指標
3.2 半導體存儲器和存儲芯片
3.2.1 SRAM存儲元和芯片
3.2.2 動態MOS存儲元和芯片
3.2.3 只讀存儲器芯片
3.3 主存儲器系統設計
3.3.1 高性能存儲器
3.3.2 主存系統組織設計
3.4 層次結構的存儲系統組織
3.4.1 高速緩存Cache
3.4.2 虛擬存儲器
3.5 實例：Intel Pentium P4和AMD Opteron的存儲器層次結構
3.5.1 Intel Pentium P4和AMD Opteron的層次結構存儲器
3.5.2 減少缺失損失的技術
本章小結
習題3
第4章 指令系統
4.1 指令功能和類型
4.1.1 概述
4.1.2 數據傳送類指令
4.1.3 輸入/輸出指令
4.1.4 算術運算類指令
4.1.5 邏輯運算類指令
4.1.6 程序轉移控制類指令
4.1.7 處理機控制類指令
4.1.8 其他指令
4.2 指令格式
4.2.1 指令字長
4.2.2 操作碼
4.2.3 地址碼
4.3 尋址方式
4.3.1 指令的尋址方式
4.3.2 操作數尋址方式
4.4 RISC與CISC指令系統
4.4.1 CISC的特點
4.4.2 RISC結構采用的基本技術
4.4.3 經典CISC和純RISC體系結構的比較
4.5 實例：Intel x86指令系統
4.5.1 Intel x86指令系統特點
4.5.2 Intel x86指令系統簡介
4.6 實例：ARM指令系統
4.6.1 ARM指令系統的特點
4.6.2 ARM指令系統簡介
本章小結
習題4
第5章 中央處理器原理與設計
5.1 處理器工作原理
5.1.1 處理器的功能
5.1.2 處理器組成
5.1.3 指令周期
5.1.4 時序產生器
5.1.5 時序控制方式
5.1.6 利用流水線提高處理器性能
5.2 控制器設計方法
5.2.1 硬布線邏輯控制器設計
5.2.2 微程序控制器設計
5.2.3 可編程邏輯設計
5.3 實例：典型的處理器
5.3.1 INTEL 8086/80286/80386/80486處理器
5.3.2 INTEL Pentium系列處理器
5.3.3 ARM處理器
本章小結
習題5
第6章 總線與輸入/輸出系統
6.1 總線系統
6.1.1 總線結構形態與系統總線連接方式
6.1.2 系統總線與I/O設備的信息傳送方式
6.1.3 系統總線的組成及功能
6.1.4 總線的控制與通信
6.2 總線實例
6.2.1 PCI總線
6.2.2 USB和IEEE 1394總線
6.3 輸入/輸出系統
6.3.1 輸入/輸出接口
6.3.2 外圍設備與CPU交換信息的方式
6.4 常用外圍設備
6.4.1 基本的輸入/輸出設備
6.4.2 硬盤外存儲器
6.5 實例：數碼相機
本章小結
習題6
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