第 1章 計算機系統(tǒng)概論 1.1 計算機的發(fā)展 1.1.1 計算機發(fā)展概況 1.1.2 摩爾定律 1.1.3 集成電路工藝發(fā)展 1.1.4 我國計算機發(fā)展 1.1.5 后PC時代 1.2 計算機系統(tǒng)的組成 1.2.1 計算機硬件系統(tǒng) 1.2.2 計算機的軟件系統(tǒng) 1.2.2 計算機系統(tǒng)的工作過程 1.3 計算機系統(tǒng)性能評價 1.3.1 基本性能指標 1.3.2 與時間有關(guān)的性能指標 1.3.3 CPU性能公式及其應用 1.3.4 性能測試及其工具 1.4 計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu) 1.4.1 計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu) 1.4.3 硬件和軟件邏輯功能的等價性 1.5 課程導學 本章小結(jié) 習題1 實踐訓練 第 2章 數(shù)據(jù)信息的表示 2.1 數(shù)據(jù)表示關(guān)鍵因素 2.2 數(shù)值數(shù)據(jù)的表示 2.2.1 機器碼表示 2.2.2 定點數(shù)表示 2.2.3 浮點數(shù)表示 2.3 非數(shù)值數(shù)據(jù)的表示 2.3.1 字符的表示 2.3.2 漢字編碼方法 2.4 數(shù)據(jù)信息的校驗 2.4.1 碼距與數(shù)據(jù)校驗 2.4.2 奇偶校驗 2.4.3 海明校驗 2.4.4 循環(huán)冗余校驗 本章小結(jié) 習題2 實踐訓練 第3章 運算方法與運算器 3.1 定點數(shù)加減法運算 3.1.1 補碼加減法運算方法 3.1.2 溢出及檢測 3.1.3 補碼加減法的邏輯實現(xiàn) 3.1.3 快速加法器實現(xiàn) 3.2.1 機器數(shù)的移位操作 3.2.2 補碼一位乘法 3.2.3 陣列乘法器 3.4 定點數(shù)除法運算 3.4.1 原碼一位除法 3.4.2 補碼一位除法 3.4.3 陣列除法器 3.5 浮點數(shù)運算 3.5.1 浮點數(shù)加減運算 3.5.2 浮點乘法運算 3.6 邏輯與移位運算 3.7 運算器設(shè)計 3.7.1 定點運算器 3.7.2 浮點運算器 3.7.3 ALU設(shè)計 本章小結(jié) 習題3 實踐訓練 第4章 存儲系統(tǒng) 4.1 存儲器概述 4.1.1 存儲器分類 4.1.2 存儲器主要技術(shù)指標 4.1.3 主存中數(shù)據(jù)的存放 4.1.4 主存的基本結(jié)構(gòu)和工作過程 4.1.5 存儲系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu) 4.2 半導體存儲器 4.2.1 靜態(tài) MOS存儲器（SRAM) 4.2.2 動態(tài)MOS存儲器（DRAM) 4.2.3 只讀存儲器 4.2.4 新型存儲器 4.3 主存與CPU 的連接 4.3.1 存儲器的擴展 4.3.2 存儲器接口 4.4 并行主存系統(tǒng) 4.5 高速緩沖存儲器(cache) 4.5.1 局部性原理 4.5.2 cache的工作原理 4.5.3 相聯(lián)存儲器 4.5.4 地址映射 4.5.5 替換算法 4.5.6 cache寫策略 4.5.7 多cache結(jié)構(gòu) 4.6 虛擬存儲器 4.6.1 虛擬存儲器的工作原理 4.6.3 頁式虛擬存儲器 4.6.4 段式虛擬存儲器 4.6.4 段頁式虛擬存儲器 4.6.5 存儲保護 4.8 輔助存儲器 4.8.1 磁表面存儲器 4.8.2 光盤存儲器 4.8.3 冗余磁盤陣列 本章小結(jié) 習題4 實踐訓練 第5章 指 令 系 統(tǒng) 5.1 指令系統(tǒng)概述 5.2 指令格式 5.2.1 操作碼 5.2.2 地址碼 5.2.3 定長與變長指令 5.3 指令和操作數(shù)的尋址方式 5.3.1 指令尋址 5.3.2 數(shù)據(jù)尋址 5.3.3 常見尋址方式 5.4 指令類型 5.5 指令格式設(shè)計及優(yōu)化 5.5.1 指令格式的設(shè)計 5.5.2 指令格式的優(yōu)化 5.6 CISC和 RISC 的基本概念 5.6.1 復雜指令系統(tǒng)計算機(CISC) 5.6.2 精簡指令系統(tǒng)計算機(RISC) 5.7 指令系統(tǒng)舉例 5.7.1 8O88/8O86指令系統(tǒng) 5.7.2 MIPS指令系統(tǒng) 5.7.3 RISC-V指令系統(tǒng) 第6章 中央處理器 6.1 中央處理器概述 6.1.1 中央處理器的功能 6.1.2 中央處理器的組成 6.2 指令周期 6.2.1 指令執(zhí)行的一般流程 6.2.2 指令周期的基本概念 6.2.3 寄存器傳送語言 6.3 數(shù)據(jù)通路及指令操作流程 6.3.1 數(shù)據(jù)通路模型與定時 6.3.2 基于單總線結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)通路 6.3.3 基于專用通路結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)通路 6.4 時序與控制 6.4.1 中央處理器的時序 6.4.2 控制方式 6.4.3 時序發(fā)生器 6.5 硬布線控制器 6.5.1 三級時序硬布線控制器 6.5.2 三級時序硬布線控制器設(shè)計 6.5.3 現(xiàn)代時序硬布線控制器 6.5.4 現(xiàn)代時序硬布線控制器設(shè)計 6.6 微程序控制器 6.6.1 微程序控制的基本概念 6.6.2 微程序控制器組成原理 6.6.3 微程序控制器設(shè)計 6.6.4 微指令及其編碼方法 6.7 異常與中斷處理 6.7.1 異常與中斷概念 6.7.2 異常與中斷處理過程 6.7.3 支持中斷的CPU設(shè)計 本章小結(jié) 習題6 實踐訓練 第7章 指令流水線 7.1 流水線概述 7.1.1 流水線的概念 7.1.2 MIPS指令流水線 7.1.3 流水線的時空圖表示 7.2 流水線數(shù)據(jù)通路 7.2.1 單周期數(shù)據(jù)通路流水改造 7.2.2 流水數(shù)據(jù)通路中的控制信號及傳遞 7.2.3 指令在流水線中的執(zhí)行過程 7.3 流水線沖突與處理 7.3.1 流水線沖突 7.3.2 結(jié)構(gòu)沖突處理 7.3.3 控制沖突處理 7.3.4 插入氣泡解決數(shù)據(jù)沖突 7.3.5 使用重定向解決沖突 7.3.6 動態(tài)分支預測技術(shù) 7.3.7 流水線性能分析 7.4 流水線異常與中斷 7.5 指令級并行技術(shù) 本章小結(jié) 習題7 實踐訓練 第8章 系統(tǒng)總線 8.1 總線基本概念 8.1.1 總線分類 8.1.2 總線組成 8.1.3 總線標準 8.1.4 總線與三態(tài)門 8.1.5 總線性能指標 8.2 總線傳輸機制 8.2.1 總線傳輸過程 8.2.2 總線的信息傳送 8.2.3 總線仲裁 8.2.4 總線定時 8.3 總線結(jié)構(gòu) 8.3.1 單總線結(jié)構(gòu) 8.3.2 雙總線結(jié)構(gòu) 8.3.3 三總線結(jié)構(gòu) 8.3.4 高性能總線 8.4 常用總線 8.4.1 常用片內(nèi)總線 8.4.2 常用系統(tǒng)總線 8.4.3 常用I/O總線 8.4.4 常用外部總線 本章小結(jié) 習題8 第9章 輸入輸出系統(tǒng) 9.1 輸入輸出特性 9.2 I/O接口 9.2.1 I/O接口的功能 9.2.2 I/O接口的結(jié)構(gòu) 9.2.3 接口的分類 9.2.4 I/O的連接方式 9.2.5 I/O設(shè)備的編址 9.3 輸入輸出數(shù)據(jù)傳輸控制方式概述 9.4 程序查詢控制方式 9.4.1 程序查詢控制方式的接口 9.4.2 設(shè)備狀態(tài)寄存器的格式 9.4.3 程序查詢方式數(shù)據(jù)輸入輸出流程 9.5 程序中斷控制方式 9.5.1 中斷基本概念 9.5.2 中斷響應過程 9.5.4 中斷源識別 9.5.5 中斷處理流程 9.6 DMA方式 9.6.1 DMA的基本概念 9.6.2 DMA傳送過程 9.6.3 DMA控制器的基本組成 9.7 通道方式 9.7.1 通道概念 9.7.2 通道的類型 9.7.3 CPU對通道的控制 9.7.4 通道結(jié)構(gòu)的發(fā)展 9.8 輸入輸出設(shè)備 9.7.1 輸入設(shè)備（鍵盤、鼠標） 9.7.2 輸出設(shè)備（打印機、顯示器） 本章小結(jié) 習題9 實踐訓練