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第1章 计算机系统概述 1

1.1计算机的发展历程 1

1.1.1计算机的产生、发展与应用 1

1.1.2计算机的分类 2

1.2计算机系统的层次结构 2

1.2.1计算机硬件的基本组成 2

1.2.2计算机使用三个级别的语言 3

1.2.3计算机系统的层次结构 4

1.2.4计算机的工作过程 5

1.3计算机系统技术与性能指标 6

1.3.1计算机系统技术与性能指标的描述 6

1.3.2几个专业术语和概念 8

1.4典型例题解答 9

1.5习题 10

1.5.1选择（单选）和填空题 10

1.5.2综合应用与简答题 11

1.6习题答案 12

1.6.1选择（单选）和填空题答案 12

1.6.2综合应用与简答题答案 12

第2章 数据的表示和运算 14

2.1数制与编码 14

2.1.1进位计数制及其相互转换 14

2.1.2字符与字符串 15

2.1.3校验码 16

2.2定点数的表示和运算 18

2.2.1定点数的表示 18

2.2.2定点数的运算 20

2.3浮点数的表示和运算 21

2.3.1浮点数的表示 21

2.3.2浮点数的加／减运算 23

2.4算术逻辑单元 24

2.4.1串行加法器和并行加法器 24

2.4.2基本算术逻辑部件 26

2.5典型例题解答 27

2.6习题 35

2.6.1选择（单选）和填空题 35

2.6.2综合应用与简答题 36

2.7习题答案 36

2.7.1选择（单选）和填空题答案 36

2.7.2综合应用与简答题答案 36

第3章 层次结构的存储器系统 38

3.1存储器的性能指标和分类 38

3.2存储器的三层结构 39

3.3半导体随机存取存储器 40

3.3.1存储芯片的内部组成 40

3.3.2静态RAM和动态RAM的工作原理 41

3.4只读存储器 44

3.4.1用二极管或三极管构成的只读存储器 44

3.4.2可编程ROM 45

3.5主存储器与CPU的连接 45

3.5.1连接关系 45

3.5.2读、写操作 49

3.6双口RAM和多模块存储器 49

3.7高速缓冲存储器 51

3.7.1高速缓冲存储器的运行原理 51

3.7.2Cache的三种地址映像方式 53

3.8虚拟存储器 56

3.8.1虚拟存储器的功能与特点 56

3.8.2虚拟存储器的管理方式 57

3.8.3虚存与Cache的比较 59

3.9典型例题解答 59

3.10习题 70

3.10.1选择（单选）和填空题 70

3.10.2综合应用与简答题 71

3.11习题答案 72

3.11.1选择（单选）和填空题答案 72

3.11.2综合应用与简答题答案 72

第4章 指令系统 76

4.1指令的格式、功能和分类 77

4.1.1操作码字段的组织与编码 77

4.1.2操作数地址字段的表示与编码 79

4.2寻址方式 80

4.2.1立即数寻址 80

4.2.2直接寻址 80

4.2.3寄存器寻址、寄存器间接寻址 81

4.2.4变址寻址 81

4.2.5相对寻址 82

4.2.6基地址寻址 82

4.2.7间接寻址 83

4.2.8堆栈寻址 83

4.3CISC和RISC的基本概念 83

4.3.1RISC／CISC的性能比较 84

4.3.2RISC计算机的特点 84

4.4指令系统举例 85

4.4.1MIPS计算机的指令系统 85

4.4.2TEC-2008和TH-FPGA计算机的指令系统 86

4.5典型例题解答 89

4.6习题 94

4.6.1选择（单选）和填空题 94

4.6.2综合应用与简答题 96

4.7习题答案 96

4.7.1选择（单选）和填空题答案 96

4.7.2综合应用与简答题答案 96

第5章 中央处理器 98

5.1硬件系统的功能部件及其连接关系 99

5.2运算器的功能、组成和工作原理 100

5.3控制器的功能、组成和工作原理 101

5.3.1组合逻辑控制器的组成和运行原理 102

5.3.2微程序控制器的运行原理 104

5.3.3指令执行步骤综述 109

5.4计算机整机系统举例 109

5.4.1MIPS计算机系统 109

5.4.2TEC-2008计算机系统 115

5.4.3TH-FPGA计算机系统 121

5.5指令流水线 126

5.5.1指令的重叠执行 126

5.5.2流水线的特点与分类 128

5.5.3指令流水线的性能指标 129

5.5.4指令流水线中的相关问题及其解决思路 131

5.5.5指令级并行技术 132

5.6典型例题解答 134

5.7习题 137

5.7.1选择（单选）和填空题 137

5.7.2综合应用与简答题 140

5.8习题答案 141

5.8.1选择（单选）和填空题答案 141

5.8.2综合应用与简答题答案 142

第6章 总线 145

6.1总线概述 145

6.1.1总线的基本概念 145

6.1.2总线结构 146

6.1.3总线主要性能指标与标准 147

6.2总线操作和定时 147

6.2.1数据的传输 147

6.2.2总线定时 148

6.3总线仲裁与传输控制 148

6.4典型例题解答 149

6.5习题 156

6.5.1选择（单选）和填空题 156

6.5.2综合应用与简答题 158

6.6习题答案 159

6.6.1选择（单选）和填空题答案 159

6.6.2综合应用与简答题答案 159

第7章 输入／输出系统 163

7.1I／O系统的基本概念 163

7.1.1输入／输出系统 163

7.1.2I／O接口的类型 164

7.1.3I／O控制方式 164

7.2外部设备 165

7.2.1输入设备 165

7.2.2输出设备 166

7.2.3外存储器 168

7.3I／O接口 170

7.3.1I／O接口的功能和基本结构 170

7.3.2I／O端口与编址方式 171

7.4I／O方式 172

7.4.1程序查询方式 172

7.4.2程序中断方式 172

7.4.3DMA方式 174

7.4.4通道方式 175

7.5典型例题解答 177

7.6习题 181

7.6.1选择（单选）和填空题 181

7.6.2综合应用与简答题 183

7.7习题答案 185

7.7.1选择（单选）和填空题答案 185

7.7.2综合应用与简答题答案 185

附录A 2009年“计算机组成原理”考研试题 193

附录B 试题分析 196

附录C 试题解答与解释 197

参考文献 202