计算机组成与设计/21世纪高等学校规划教材·计算机科学与技术

第1章 计算机系统概论 1.1 计算机系统简介 1.1.1 计算机系统的组成 1.1.2 从应用程序透视计算机系统 1.1.3 计算机系统的层次结构 1.1.4 计算机组成和系统结构 1.2 计算机系统的发展与应用 1.2.1 计算机系统发展概况 1.2.2 计算机应用分类 1.3 计算机硬件的组成 1.3.1 冯·诺依曼计算机的特点 1.3.2 计算机硬件的基本组成 1.3.3 从程序运行透视计算机组成 1.4 计算机系统的性能 1.4.1 性能的定义 1.4.2 影响性能的因素 1.5 本书主要内容及组织结构 思考题与习题 第2章 指令系统 2.1 概述 2.2 指令系统的发展 2.2.1 指令系统的演变过程 2.2.2 CISC 与 RISC 指令系统的特点 2.3 指令系统的功能 2.3.1 指令系统的设计原则 2.3.2 数据类型 2.3.3 操作类型 2.3.4 指令系统实例 2.3.5 通过程序透视 CISC 和 RISC 2.4 指令格式 2.4.1 指令的组成 2.4.2 指令字长 2.4.3 操作码扩展技术 2.4.4 指令格式举例 2.5 寻址方式 2.5.1 寻址方式 2.5.2 程序定位方式 附录2 A IA-32 指令格式 附录2 B ASCII 思考题与习题 第3章 主存储器 3.1 主存储器概述 3.1.1 存储器的分类 3.1.2 主存储器与CPU的连接 3.1.3 主存储器的性能指标 3.2 半导体主存储器 3.2.1 主存储器的基本组成 3.2.2 SRAM 3.2.3 DRAM 3.2.4 新型DRAM 3.2.5 只读存储器和闪速存储器 3.2.6 存储器容量扩展及其与CPU的连接 3.2.7 微处理器与存储器的连接举例 3.3 高速主存储器 3.3.1 双端口存储器 3.3.2 多体交叉存储器 思考题与习题 第4章 存储系统 4.1 存储系统的层次结构 4.2 相联存储器 4.3 高速缓冲存储器 4.3.1 cache的工作原理 4.3.2 cache的设计要素 4.3.3 cache与主存储器间的调度举例 4.4 辅助存储器 4.4.1 概述 4.4.2 硬磁盘存储器 4.4.3 磁盘阵列 4.4.4 其他辅助存储器 4.5 虚拟存储器 4.5.1 虚拟存储器的基本原理 4.5.2 虚拟存储器的地址映射及变换 4.5.3 存储保护 4.6 Pentium 4 系列机的存储器 4.6.1 Pentium 4 的 cache 结构 4.6.2 Pentium 4 的虚拟存储管理 思考题与习题 第5章 总线与输入输出系统 5.1 总线 5.1.1 总线的概念 5.1.2 总线的分类 5.2 总线的管理和控制 5.2.1 总线仲裁机制 5.2.2 总线通信方式 5.3 总线结构和标准 5.3.1 总线结构 5.3.2 总线标准及特性 5.3.3 总线举例 5.4 输入输出系统 5.5 I/O 设备 5.5.1 外设的基本组成和分类 5.5.2 输入设备 5.5.3 输出设备 5.6 I/O 接口 5.6.1 I/O 接口的作用和组成 5.6.2 I/O 接口的通信方式 5.7 I/O 数据传送控制方式 5.7.1 程序查询方式 5.7.2 程序中断方式 5.7.3 DMA 方式 思考题与习题 第6章 数据的表示与运算 6.1 计算机中表示信息的基本方法 6.1.1 计算机中常用的信息类型 6.1.2 非数值数据的表示 6.1.3 十进制数据的编码表示 6.1.4 数据校验码 6.2 定点数的表示 6.2.1 计算机中常用进位计数制及其相互转换 6.2.2 真值与机器数 6.2.3 常用机器码的表示 6.3 定点运算 6.3.1 运算部件的基本结构 6.3.2 定点加减运算 6.3.3 移位运算 6.3.4 定点乘法运算 6.3.5 定点除法运算 6.3.6 阵列乘除法器 6.3.7 十进制运算 6.3.8 基本逻辑运算 6.4 定点运算器的实现 6.4.1 加法器的进位技术 6.4.2 算术逻辑单元 6.4.3 定点运算器的基本结构 6.5 浮点数的表示与运算 6.5.1 浮点数的基本格式 6.5.2 浮点阶的移码表示 6.5.3 浮点表示法 6.5.4 IEEE754 浮点标准 6.5.5 规格化浮点加减运算 6.5.6 规格化浮点乘除运算 6.5.7 浮点运算的实现 6.5.8 C语言数据操作的机内透视 6.5.9 提高运算器性能的措施 思考题与习题 第7章 中央处理器 7.1 CPU的功能和组成 7.1.1 CPU的功能 7.1.2 CPU的基本结构 7.2 CPU的设计方法 7.2.1 CPU的设计过程 7.2.2 寄存器传输语言 7.3 CPU数据通路的结构和组成 7.3.1 数据通路的操作分析 7.3.2 数据通路的基本部件 7.3.3 CPU结构分类 7.3.4 目标指令集假设 7.4 中断系统 7.4.1 中断源分类 7.4.2 中断响应 7.5 单周期CPU数据通路 7.5.1 数据通路 7.5.2 指令周期流程 7.5.3 指令周期与CPU性能 7.5.4 支持内部中断的数据通路 7.6 多周期数据通路 7.6.1 数据通路的基本设计方法 7.6.2 分散互连结构 7.6.3 单总线结构 7.6.4 双总线和三总线结构 7.6.5 指令周期及机器性能 7.7 指令流水处理器 7.7.1 指令流水原理 7.7.2 指令流水线性能 7.7.3 流水CPU数据通路 思考题与习题 第8章 控制器 8.1 控制器的基本结构和设计方法 8.1.1 控制器的功能 8.1.2 控制器的组成和设计方法 8.2 计算机的控制方式 8.2.1 计算机中的时序系统 8.2.2 控制方式 8.2.3 时序信号产生器 8.3 组合逻辑控制器 8.3.1 硬布线控制器 8.3.2 门阵列控制器 8.4 微程序控制器 8.4.1 微程序控制器的设计思想 8.4.2 微程序控制单元的基本结构 8.4.3 微指令格式设计 8.4.4 微指令格式和微程序设计实例 8.4.5 为程序控制单元运行实例 8.4.6 微程序控制单元的操作定时 8.4.7 动态微程序设计 8.5 混合式控制器 8.6 流水线控制器 8.6.1 流水线控制器的基本结构 8.6.2 避免冒险的流水线控制器 思考题与习题 参考文献