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第1章 计算机系统概述1

1.1 计算机发展历程1

1.1.1 计算机硬件的发展1

1.1.2 计算机软件的发展2

1.1.3 计算机的分类与发展方向2

1.1.4 本节习题精选3

1.1.5 答案与解析3

1.2 计算机系统层次结构4

1.2.1 计算机系统的组成4

1.2.2 计算机硬件的基本组成4

1.2.3 计算机软件的分类7

1.2.4 计算机的工作过程7

1.2.5 计算机系统的多级层次结构8

1.2.6 本节习题精选9

1.2.7 答案与解析11

1.3 计算机的性能指标14

1.3.1 计算机的主要性能指标14

1.3.2 几个专业术语15

1.3.3 本节习题精选15

1.3.4 答案与解析19

1.4 本章小结22

1.5 常见问题和易混淆知识点23

第2章 数据的表示和运算25

2.1 数制与编码25

2.1.1 进位计数制及其相互转换25

2.1.2 真值和机器数28

2.1.3 BCD码28

2.1.4 字符与字符串28

2.1.5 校验码29

2.1.6 本节习题精选32

2.1.7 答案与解析34

2.2 定点数的表示与运算36

2.2.1 定点数的表示36

2.2.2 定点数的运算40

2.2.3 C语言中的整数类型及类型转换46

2.2.4 数据的存储和排列48

2.2.5 本节习题精选49

2.2.6 答案与解析57

2.3 浮点数的表示与运算64

2.3.1 浮点数的表示64

2.3.2 浮点数的加减运算67

2.3.3 本节习题精选68

2.3.4 答案与解析74

2.4 算术逻辑单元（ALU）82

2.4.1 串行加法器和并行加法器82

2.4.2 算术逻辑单元的功能和结构85

2.4.3 本节习题精选86

2.4.4 答案与解析87

2.5 本章小结88

2.6 常见问题和易混淆知识点89

第3章 存储系统92

3.1 存储器概述93

3.1.1 存储器的分类93

3.1.2 存储器的性能指标94

3.1.3 本节习题精选94

3.1.4 答案与解析95

3.2 存储器的层次化结构96

3.2.1 多级存储系统96

3.2.2 本节习题精选97

3.2.3 答案与解析98

3.3 半导体随机存储器98

3.3.1 SRAM和DRAM98

3.3.2 只读存储器101

3.3.3 主存储器的基本组成101

3.3.4 本节习题精选102

3.3.5 答案与解析105

3.4 主存储器与CPU的连接107

3.4.1 连接原理107

3.4.2 主存容量的扩展107

3.4.3 存储芯片的地址分配和片选109

3.4.4 存储器与CPU的连接109

3.4.5 本节习题精选110

3.4.6 答案与解析113

3.5 双端口RAM和多模块存储器118

3.5.1 双端口RAM118

3.5.2 多模块存储器118

3.5.3 本节习题精选120

3.5.4 答案与解析122

3.6 高速缓冲存储器124

3.6.1 程序访问的局部性原理124

3.6.2 Cache的基本工作原理125

3.6.3 Cache和主存的映射方式126

3.6.4 Cache中主存块的替换算法130

3.6.5 Cache写策略131

3.6.6 本节习题精选132

3.6.7 答案与解析137

3.7 虚拟存储器143

3.7.1 虚拟存储器的基本概念143

3.7.2 页式虚拟存储器144

3.7.3 加快地址转换：快表（TLB）145

3.7.4 段式虚拟存储器147

3.7.5 段页式虚拟存储器147

3.7.6 虚拟存储器与Cache的比较147

3.7.7 本节习题精选148

3.7.8 答案与解析152

3.8 本章小结156

3.9 常见问题和易混淆知识点158

第4章 指令系统159

4.1 指令格式159

4.1.1 指令的基本格式159

4.1.2 定长操作码指令格式161

4.1.3 扩展操作码指令格式161

4.1.4 本节习题精选162

4.1.5 答案与解析164

4.2 指令的寻址方式167

4.2.1 指令寻址和数据寻址167

4.2.2 常见的数据寻址方式168

4.2.3 X86汇编指令入门171

4.2.3 本节习题精选176

4.2.4 答案与解析185

4.3 CISC和RISC的基本概念191

4.3.1 复杂指令系统计算机（CISC）192

4.3.2 精简指令系统计算机（RISC）192

4.3.3 CISC和RISC的比较192

4.3.4 本节习题精选193

4.3.5 答案与解析194

4.4 本章小结194

4.5 常见问题和易混淆知识点195

第5章 中央处理器197

5.1 CPU的功能和基本结构197

5.1.1 CPU的功能197

5.1.2 CPU的基本结构198

5.1.3 本节习题精选199

5.1.4 答案与解析202

5.2 指令执行过程203

5.2.1 指令周期203

5.2.2 指令周期的数据流204

5.2.3 指令执行方案206

5.2.4 本节习题精选207

5.2.5 答案与解析209

5.3 数据通路的功能和基本结构211

5.3.1 数据通路的功能211

5.3.2 数据通路的基本结构211

5.3.3 本节习题精选212

5.3.4 答案与解析218

5.4 控制器的功能和工作原理223

5.4.1 控制器的结构和功能223

5.4.2 硬布线控制器224

5.4.3 微程序控制器228

5.4.4 本节习题精选233

5.4.5 答案与解析237

5.5 指令流水线241

5.5.1 指令流水线的基本概念241

5.5.2 流水线的分类243

5.5.3 影响流水线的因素244

5.5.4 流水线的性能指标245

5.5.5 超标量流水线的基本概念246

5.5.6 本节习题精选247

5.5.7 答案与解析252

5.6 本章小结259

5.7 常见问题和易混淆知识点260

第6章 总线262

6.1 总线概述262

6.1.1 总线基本概念262

6.1.2 总线的分类263

6.1.3 系统总线的结构263

6.1.4 总线的性能指标264

6.1.5 本节习题精选265

6.1.6 答案与解析268

6.2 总线仲裁271

6.2.1 集中仲裁方式271

6.2.2 分布仲裁方式273

6.2.3 本节习题精选273

6.2.4 答案与解析274

6.3 总线操作和定时275

6.3.1 总线传输的4个阶段275

6.3.2 同步定时方式275

6.3.3 异步定时方式276

6.3.4 本节习题精选276

6.3.5 答案与解析277

6.4 总线标准278

6.4.1 常见的总线标准278

6.4.2 本节习题精选279

6.4.3 答案与解析280

6.5 本章小结281

6.6 常见问题和易混淆知识点281

第7章 输入输出系统283

7.1 IO系统基本概念283

7.1.1 输入输出系统283

7.1.2 IO控制方式284

7.1.3 本节习题精选284

7.1.4 答案与解析285

7.2 外部设备285

7.2.1 输入设备285

7.2.2 输出设备285

7.2.3 外存储器287

7.2.4 本节习题精选289

7.2.5 答案与解析291

7.3 IO接口293

7.3.1 IO接口的功能293

7.3.2 IO接口的基本结构293

7.3.3 IO接口的类型294

7.3.4 IO端口及其编址294

7.3.5 本节习题精选294

7.3.6 答案与解析296

7.4 IO方式297

7.4.1 程序查询方式297

7.4.2 程序中断方式297

7.4.3 DMA方式301

7.4.4 本节习题精选304

7.4.5 答案与解析312

7.5 本章小结320

7.6 常见问题和易混淆知识点321

参考文献323

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