计算机系统:核心概念及软硬件实现(原书第4版)

封面 版权 前言 目录 第一部分 应用层(第7层) 第1章 计算机系统 1.1抽象层次 1.1.1艺术中的抽象 1.1.2文档中的抽象 1.1.3组织中的抽象 1.1.4机器中的抽象 1.1.5计算机系统中的抽象 1.2硬件 1.2.1输入设备 1.2.2输出设备 1.2.3主存储器 1.2.4中央处理单元 1.3软件 1.3.1操作系统 1.3.2软件分析和设计 1.4数据库系统 1.4.1关系 1.4.2查询 1.4.3语言结构 总结 练习 第二部分 高级语言层(第6层) 第2章 C++++ 2.1变量 2.1.1 C++++编译器 2.1.2机器无关性 2.1.3 C++++的内存模型 2.1.4全局变量和赋值语句 2.1.5局部变量 2.2控制流 2.2.1 if/else语句 2.2.2 switch语句 2.2.3 while循环 2.2.4 do循环 2.2.5数组和for循环 2.3函数 2.3.1空函数和传值调用的参数 2.3.2函数的例子 2.3.3传引用调用的参数 2.4递归 2.4.1阶乘函数 2.4.2递归的思考方式 2.4.3递归加法 2.4.4二项式系数函数 2.4.5逆转数组元素顺序 2.4.6汉诺塔 2.4.7相互递归 2.4.8递归的成本 2.5动态内存分配 2.5.1指针 2.5.2结构 2.5.3链式数据结构 总结 练习 问题 第三部分 指令集架构层(第3层) 第3章 信息的表示 3.1无符号二进制表示 3.1.1二进制存储器 3.1.2整数 3.1.3基本转换 3.1.4无符号整数的范围 3.1.5无符号加法 3.1.6进位位 3.2补码二进制表示 3.2.1补码的表数范围 3.2.2基数转换 3.2.3数轴 3.2.4溢出位 3.2.5负数和零位 3.3二进制运算 3.3.1逻辑运算符 3.3.2寄存器传送语言 3.3.3算术运算符 3.3.4循环移位运算符 3.4十六进制和符号表示 3.4.1十六进制 3.4.2基数转换 3.4.3字符 3.5浮点数表示 3.5.1二进制小数 3.5.2余码表示 3.5.3隐藏位 3.5.4特殊值 3.5.5 IEEE 754浮点数标准 3.6跨层的表示方法 3.6.1另一种表示 3.6.2模型 总结 练习 问题 第4章 计算机体系结构 4.1硬件 4.1.1中央处理单元 4.1.2主存储器 4.1.3输入设备 4.1.4输出设备 4.1.5数据和控制 4.1.6指令格式 4.2直接寻址 4.2.1停止指令 4.2.2装入指令 4.2.3存储指令 4.2.4加法指令 4.2.5减法指令 4.2.6与和或指令 4.2.7按位取反和取负指令 4.2.8装入字节和存储字节指令 4.2.9字符输入和输出指令 4.3冯·诺依曼机器 4.3.1冯·诺依曼执行周期 4.3.2一个字符输出程序 4.3.3冯·诺依曼漏洞 4.3.4一个字符输入程序 4.3.5十进制转换为ASCII 4.3.6一个修改自身的程序 4.4 ISA3层编程 4.4.1只读内存 4.4.2 Pep/8操作系统 4.4.3使用Pep/8系统 总结 练习 问题 第四部分 汇编层(第5层) 第5章 汇编语言 5.1汇编程序 5.1.1指令助记符 5.1.2伪操作 5.1.3 .ASCII和.END伪操作 5.1.4汇编器 5.1.5 .BLOCK伪操作 5.1.6 .WORD和.BYTE伪操作 5.1.7使用Pep/8汇编器 5.1.8交叉汇编器 5.2立即数寻址和陷阱指令 5.2.1立即数寻址 5.2.2 DECI、 DECO和BR指令 5.2.3 STRO指令 5.2.4解释位模式 5.2.5反汇编器 5.3符号 5.3.1带符号的程序 5.3.2一个冯·诺依曼示例 5.4从HOL6层翻译 5.4.1 cout语句 5.4.2变量和类型 5.4.3全局变量和赋值语句 5.4.4类型兼容 5.4.5 Pep/8符号跟踪器 5.4.6算术移位和循环移位指令 5.4.7常量和.EQUATE 5.4.8指令和数据的放置 总结 练习 问题 第6章 编译到汇编层 6.1栈寻址和局部变量 6.1.1栈相对寻址 6.1.2访问运行时栈 6.1.3局部变量 6.2转移指令和控制流 6.2.1翻译if语句 6.2.2优化编译器 6.2.3翻译if/else语句 6.2.4翻译while循环 6.2.5翻译do循环 6.2.6翻译for循环 6.2.7面条代码 6.2.8早期语言中的控制流 6.2.9结构化编程定律 6.2.10 goto争论 6.3函数调用和参数 6.3.1翻译函数调用 6.3.2用全局变量翻译传值调用参数 6.3.3用局部变量翻译传值调用参数 6.3.4翻译非空函数调用 6.3.5用全局变量翻译传引用调用参数 6.3.6用局部变量翻译传引用调用参数 6.3.7翻译布尔类型 6.4变址寻址和数组 6.4.1翻译全局数组 6.4.2翻译局部数组 6.4.3翻译作为参数传递的数组 6.4.4翻译switch语句 6.5动态内存分配 6.5.1翻译全局指针 6.5.2翻译局部指针 6.5.3翻译结构 6.5.4翻译链式数据结构 总结 练习 问题 第7章 语言翻译原理 7.1语言、语法和语法分析 7.1.1连接 7.1.2语言 7.1.3语法 7.1.4 C++++标识符的语法 7.1.5有符号整数的语法 7.1.6上下文相关的语法 7.1.7语法分析问题 7.1.8表达式的语法 7.1.9 C++++语法的一部分 7.1.10 C++++的上下文相关性 7.2有限状态机 7.2.1用FSM来分析标识符 7.2.2简化的有限状态机 7.2.3非确定性有限状态机 7.2.4具有空转移的状态机 7.2.5语言符号识别器 7.3实现有限状态机 7.3.1查找表分析器 7.3.2直接编码分析器 7.3.3输入缓冲区类 7.3.4多token分析器 7.4代码生成 7.4.1语言翻译器 7.4.2语法分析器特性 总结 练习 问题 第五部分 操作系统层(第4层) 第8章 进程管理 8.1装载器 8.1.1 Pep/8操作系统 8.1.2 Pep/8装载器 8.1.3程序的终止 8.2陷阱 8.2.1陷阱机制 8.2.2 RETTR指令 8.2.3陷阱处理程序 8.2.4陷阱寻址方式断言 8.2.5陷阱操作数地址计算 8.2.6空操作陷阱处理程序 8.2.7 DECI陷阱处理程序 8.2.8 DECO陷阱处理程序 8.2.9 STRO陷阱处理程序和OS向量 8.3并发进程 8.3.1异步中断 8.3.2操作系统中的进程 8.3.3多处理 8.3.4并发处理程序 8.3.5临界区 8.3.6第一次尝试实现互斥 8.3.7第二次尝试实现互斥 8.3.8 Peterson互斥算法 8.3.9信号量 8.3.10带信号量的临界区 8.4死锁 8.4.1资源分配图 8.4.2死锁策略 总结 练习 问题 第9章 存储管理 9.1内存分配 9.1.1单道程序设计 9.1.2固定分区多道程序设计 9.1.3逻辑地址 9.1.4可变分区多道程序设计 9.1.5分页 9.2虚拟内存 9.2.1大程序的行为 9.2.2虚拟内存 9.2.3按需取页 9.2.4替换页 9.2.5页替换算法 9.3文件管理 9.3.1磁盘驱动器 9.3.2文件抽象 9.3.3分配技术 9.4错误检测和纠错码 9.4.1错误检测码 9.4.2编码要求 9.4.3纠正一位错编码 9.5 RAID存储系统 9.5.1 RAID 0级:非冗余条带化 9.5.2 RAID 1级:镜像 9.5.3 RAID 01级和10级:条带化和镜像 9.5.4 RAID 2级:内存风格的ECC 9.5.5 RAID 3级:位交叉奇偶校验 9.5.6 RAID 4级:块交叉奇偶校验 9.5.7 RAID 5级:块交叉分布奇偶校验 总结 练习 第六部分 逻辑门层(第1层) 第10章 组合电路 10.1布尔代数和逻辑门 10.1.1组合电路 10.1.2真值表 10.1.3布尔代数 10.1.4布尔代数定理 10.1.5互补证明 10.1.6逻辑图 10.1.7其他表达方式 10.2组合分析 10.2.1布尔表达式和逻辑图 10.2.2真值表和布尔表达式 10.2.3两级电路 10.2.4无所不在的NAND 10.3组合设计 10.3.1范式 10.3.2三变量卡诺图 10.3.3四变量卡诺图 10.3.4对偶卡诺图 10.3.5无关条件 10.4组合设备 10.4.1视角 10.4.2复用器 10.4.3二进制译码器 10.4.4多路分配器 10.4.5加法器 10.4.6加法器/减法器 10.4.7算术逻辑单元 10.4.8 LG1层的抽象 总结 练习 第11章 时序电路 11.1锁存器和时钟触发器 11.1.1 SR锁存器 11.1.2钟控SR触发器 11.1.3主-从SR触发器 11.1.4基本触发器 11.1.5 JK触发器 11.1.6 D触发器 11.1.7 T触发器 11.1.8激励表 11.2时序分析和设计 11.2.1时序分析问题 11.2.2预设置和清除 11.2.3时序设计 11.2.4一个时序设计问题 11.3计算机子系统 11.3.1寄存器 11.3.2总线 11.3.3内存子系统 11.3.4地址译码 11.3.5双端口寄存器体 总结 练习 第七部分 微代码层(第2层) 第12章 计算机组成 12.1构造ISA3层机器 12.1.1中央处理单元 12.1.2冯·诺依曼周期 12.1.3实现存储字节指令 12.1.4实现加法指令 12.1.5实现装入指令 12.1.6实现算术右移指令 12.2性能问题 12.2.1总线宽度 12.2.2特殊的硬件单元 12.2.3 3个优化领域 12.2.4微代码 12.3 MIPS机器 12.3.1装入/存储体系结构 12.3.2指令集 12.3.3高速缓存 12.3.4 MIPS的计算机组成 12.3.5流水线 12.4结论 12.4.1模型简化 12.4.2更大的景象 总结 练习 附录 Pep/8体系结构 部分练习参考答案 索引