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ROM45

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

3.7.2 Cache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

4.3 CISC和RISC的基本概念83

4.3.1 RISC/CISC的性能比较84

4.3.2 RISC计算机的特点84

4.4 指令系统举例85

4.4.1 MIPS计算机的指令系统85

4.4.2 TEC-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

5.4.1 MIPS计算机系统109

5.4.2 TEC-2008计算机系统115

5.4.3 TH-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

7.1 I/O系统的基本概念163

7.1.1 输入/输出系统163

7.1.2 I/O接口的类型164

7.1.3 I/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

7.3 I/O接口170

7.3.1 I/O接口的功能和基本结构170

7.3.2 I/O端口与编址方式171

7.4 I/O方式172

7.4.1 程序查询方式172

7.4.2 程序中断方式172

7.4.3 DMA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