计算机组成与体系结构

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第1章  引言
1.1  概述
1.2  计算机的主要组成部分
1.3  计算机系统示例
1.4  国际标准化组织
1.5  计算机的发展史
1.5.1  第零代机械计算器
1.5.2  第一代：真空管计算机
1.5.3  第二代：晶体管计算机
1.5.4  第三代：集成电路计算机
1.5.5  第四代：超大规模集成电路计算机
1.5.6  摩尔定律
1.6  计算机的分层组织结构
1.7  冯·诺伊曼模型
1.8  非冯·诺伊曼模型
本章小结
深入阅读
参考文献
基本概念和术语复习
练习题
第2章  计算机系统中的数据表示方法
2.1  概述
2.2  位置编码系统
2.3  十进制数和二进制数之间的转换
2.3.1  无符号整数的转换
2.3.2  分数转换
2.4.1  符号幅值表示法
2.4  带符号整数的表示方法
2.3.3  以2的指数幂为基数的数制之间的转换
2.4.2  补码体系
2.5  浮点表示法
2.5.1  一个简单的模型
2.5.2  浮点算法
2.5.3  浮点误差
2.5.4  IEEE-745浮点标准
2.6  字符编码
2.6.1  二进制编码的十进制数
2.6.3  ASCII
2.6.2  EBCDIC
2.6.4  统一字符编码标准
2.7  用于数据记录和传递的编码方式
2.7.1  不归零编码
2.7.2  反转不归零编码
2.7.3  相位调制编码
2.7.4  频率调制编码
2.7.5  运行长度限制编码
2.8.1  循环冗余码校验
2.8  错误检测与校正
2.8.2  海明编码
2.8.3  里德-所罗门编码
本章小结
深入阅读
参考文献
基本概念和术语复习
练习题
3.1  概述
3.2  布尔代数
第3章  布尔代数和数字逻辑
3.2.1  布尔表达式
3.2.2  布尔恒等式
3.2.3  布尔表达式的化简
3.2.4  反码
3.2.5  布尔函数的表示方法
3.3  逻辑门
3.3.1  逻辑门的表示符号
3.3.3  多输入的门电路
3.3.2  通用门电路
3.4  数字电路元件
3.4.1  数字电路及其与布尔代数的相互关系
3.4.2  集成电路
3.5  组合逻辑电路
3.5.1  基本概念
3.5.2  典型的组合逻辑电路
3.6  时序电路
3.6.1  基本概念
3.6.2  时钟信号
3.6.3  触发器
3.6.4  典型的时序逻辑电路
本章小结
3.7  电路设计
深入阅读
参考文献
基本概念和术语复习
练习题
3A.1  概述
3A.2  卡诺图的描述和基本术语
卡诺图专题
3A.3  利用卡诺图化简二变量函数
3A.4  利用卡诺图化简三变量函数
3A.5  利用卡诺图化简四变量函数
3A.6  无关条件
3A.7  小结
练习题
第4章  MARIE：简单计算机模型
4.1  概述
4.1.1  CPU的基本知识和组成原理
4.1.2  总线
4.1.3  时钟
4.1.4  输入／输出子系统
4.1.5  存储器组成和寻址方式
4.1.6  中断
4.2  MARIE
4.2.1  体系结构
4.2.2  寄存器和总线
4.2.3  指令系统体系结构
4.2.4  寄存器传输表示法
4.3.2  中断和输入／输出
4.3  指令的执行过程
4.3.1  取指-译码-执行周期
4.4  一个简单的程序
4.5  有关编译程序的讨论
4.5.1  编译程序的功能
4.5.2  为什么使用汇编语言
4.6  MARIE指令集的扩充
4.7  有关译码的讨论：硬件译码和微程序控制译码
4.8  实际的计算机体系结构
4.8.1  Intel体系结构
4.8.2  MIPS体系结构
本章小结
深入阅读
参考文献
基本概念和术语复习
练习题
5.2  指令格式
5.2.1  指令系统的设计
5.1  概述
第5章  指令系统体系结构概览
5.2.2  小端和大端的位序问题
5.2.3  CPU的内部存储机制：堆栈和寄存器
5.2.4  操作数的数目和指令的长度
5.2.5  扩展操作码
5.3  指令类型
5.4  寻址
5.4.1  数据类型
5.4.2  寻址方式
5.5  指令流水线
5.6.1  Intel体系结构
5.6  ISA体系结构的真实案例
5.6.2  MIPS体系结构
5.6.3  Java虚拟机
本章小结
深入阅读
参考文献
基本概念和术语复习
练习题
6.2  存储器的类型
6.1  概述
第6章  存储器
6.3  存储器的层次结构
6.4  高速缓存存储器
6.4.1  高速缓存的映射模式
6.4.2  置换策略
6.4.3  有效存取时间和命中几率
6.4.4  何时高速缓存的方法会失效
6.4.5  高速缓存的写策略
6.5  虚拟存储器
6.5.1  分页
6.5.2  使用分页的有效存取时间
6.5.3  综合举例：同时使用高速缓存、TLB和分页
6.5.4  分页和虚拟存储器的优缺点
6.5.5  分段
6.5.6  分页和分段的组合方式
6.6  存储器管理实例
本章小结
深入阅读
基本概念和术语复习
参考文献
练习题
第7章  输入／输出和存储系统
7.1  概述
7.2  AMDAHL定律
7.3  输入／输出体系结构
7.3.1  I/O的控制方法
7.3.2  I/O总线操作
7.3.3  深入讨论中断控制的I/O
7.4  磁盘技术
7.4.1  硬盘驱动器
7.4.2  软盘
7.5  光盘
7.5.1  CD-ROM
7.5.2  DVD
7.5.3  光盘记录方法
7.6  磁带
7.7  独立磁盘冗余阵列
7.7.2  RAID Level 1
7.7.1  RAID Level 0
7.7.3  RAID Level 2
7.7.4  RAID Level 3
7.7.5  RAID Level 4
7.7.6  RAID Level 5
7.7.7  RAID Level 6
7.7.8  混合RAID系统
7.8  数据压缩
7.8.1  统计编码
7.8.2  Ziv-Lempel（LZ）字典系统
7.8.3  GIF和PNG压缩
7.8.4  JPEG压缩
本章小结
深入阅读
参考文献
基本概念和术语复习
练习题
选择磁盘存储器的实现专题
7A.1  概述
7A.2  数据传输模式
7A.3  SCSI
7A.4  存储器的区域网络
7A.5  其他的I/O连接
7A.6  小结
练习题
第8章  系统软件
8.1  概述
8.2  操作系统
8.2.1  操作系统的发展史
8.2.2  操作系统设计
8.2.3  操作系统服务
8.3.1  虚拟机
8.3  保护环境
8.3.2  子系统和分区
8.3.3  保护环境和计算机系统体系结构的发展进程
8.4  编程工具
8.4.1  汇编程序和汇编
8.4.2  链接编辑器
8.4.3  动态链接库
8.4.4  编译器
8.5  Java：一种综合语言
8.4.5  解释器
8.6  数据库软件
8.7  事务管理器
本章小结
深入阅读
参考文献
基本概念和术语复习
练习题
9.1  概述
第9章  可选择的体系结构
9.2  RISC计算机
9.3  FLYNN分类方法
9.4  并行和多处理器体系结构
9.4.1  超标量和VLIW体系结构
9.4.2  矢量处理器
9.4.3  互连网络
9.4.4  共享存储器的多处理器
9.4.5  分布式计算
9.5.1  数据流计算
9.5  新的并行处理方法
9.5.2  神经网络
9.5.3  脉动阵列
本章小结
深入阅读
参考文献
基本概念和术语复习
练习题
10.2  基本的计算机性能方程式
10.1  概述
第10章  性能度量和分析
10.3  数学预备知识
10.3.1  平均数的意义
10.3.2  统计学和语义学
10.4  基准
10.4.1  时钟速率、MIPS和FLOPS
10.4.2  综合基准：Whetstone、Linpack和Dhrystone
10.4.3  标准性能评估公司基准
10.4.4  事务性能委员会基准
10.4.5  系统仿真
10.5  CPU性能优化
10.5.1  分支优化
10.5.2  使用好的算法和简单的代码
10.6  磁盘性能
10.6.1  性能问题
10.6.2  物理性能
10.6.3  逻辑性能
本章小结
深入阅读
参考文献
基本概念和术语复习
练习题
第11章  网络组织和体系结构
11.1  概述
11.2  早期的商业计算机网络
11.3  早期的学术和科学网络：因特网的起源和体系结构
11.4  网络协议1:ISO/OSI协议
11.4.1  一个比喻
11.4.2  OSI参考模型
11.5  网络协议2:TCP/IP网络结构
11.5.1  IPv4网际协议层
11.5.2  IPv4遇到的困难
11.5.3  TCP
11.5.4  TCP的工作原理
11.5.5  IPv6
11.6  网络组织结构
11.6.1  物理传输介质
11.6.3  转发器
11.6.2  网络接口卡
11.6.4  集线器
11.6.5  交换机
11.6.6  网桥和网关
11.6.7  路由器和路由
11.7  高容量数字链路
11.7.1  数字分层体系
11.7.2  ISDN
11.7.3  异步传输模式
11.8.1  走进因特网
11.8  因特网的概况
11.8.2  遨游因特网
本章小结
深入阅读
参考文献
基本概念和术语复习
练习题
附录A  数据结构和计算机
术语表
部分练习题答案和提示