計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（原書第2版）

譯者序
第2版前言
第1版前言
第一部分  計算機的基本功能及其構(gòu)成
第1章　導(dǎo)論：軟硬件接口        1
1.1　計算機系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)通信的重要性        1
1.2　硬件和軟件的互相依賴        2
1.3　硬件編程：VHDL        3
1.4　人人都應(yīng)了解的系統(tǒng)管理問題        4
1.5　語音、圖像和數(shù)據(jù)：技術(shù)的趨同現(xiàn)象        5
1.6　窗口界面（WIMP）        5
1.7　因特網(wǎng)：連接所有的網(wǎng)絡(luò)        7
1.8　使用PC：學(xué)習(xí)CSA的更多理由        9
1.9　小結(jié)        10
實習(xí)作業(yè)        10
練習(xí)        10
課外讀物        11
第2章　馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)的特征        13
2.1　以2為基：二進制的優(yōu)點        13
2.2　程序控制存儲：通用機器        13
2.3　指令代碼：控制機器動作的
指令系統(tǒng)        14
2.4　轉(zhuǎn)換：編譯器和匯編器        15
2.5　鏈接：將程序組合到一起        16
2.6　解釋器：執(zhí)行高級命令        16
2.7　代碼共享和重用：不要總是
從頭做起        17
2.8　數(shù)據(jù)編碼：數(shù)值和字符        18
2.9　操作系統(tǒng)：Unix和Windows        20
2.10　客戶機服務(wù)器計算：網(wǎng)絡(luò)時代
的方式        22
2.11　可重配置硬件：讀?。瓐?zhí)行的
另一種替代方式        23
2.12　小結(jié)        23
實習(xí)作業(yè)        23
練習(xí)        24
課外讀物        24
附錄：以11為基的計數(shù)        25
第3章　功能部件和讀?。瓐?zhí)行周期        26
3.1　各部分的命名：CPU、存儲器、
IO單元        26
3.2　CPU的讀?。瓐?zhí)行周期：高速且單調(diào)        29
3.3　系統(tǒng)總線：同步或異步        31
3.4　系統(tǒng)時鐘：指令周期時序        32
3.5　預(yù)?。呵捌诠ぷ饕允顾俣鹊玫教岣?nbsp;       34
3.6　存儲器長度：尋址寬度        35
3.7　字節(jié)次序：微軟與Unix，
以及Intel與Motorola        36
3.8　簡單的輸入輸出：并行端口        38
3.9　小結(jié)        38
實習(xí)作業(yè)        38
練習(xí)        39
課外讀物        39
第4章　構(gòu)成計算機的邏輯電路：
控制單元        40
4.1　電子積木和邏輯電路：模塊化器件
的優(yōu)點        40
4.2　基本邏輯門        40
4.3　真值表和多路復(fù)用器：簡單但有效
的設(shè)計工具        42
4.4　可編程邏輯器件：可重新配置的
邏輯芯片        44
4.5　交通燈控制器：無法避免        46
4.6　根據(jù)真值表實現(xiàn)電路：一些實用提示        47
4.7　譯碼器邏輯：控制單元及存儲器
的根本所在        48
4.8　CPU控制單元：“核心“        49
4.9　洗衣機控制器：簡單的CU        49
4.10　RISC與CISC譯碼：使計算機
的處理速度更快        52
4.11　小結(jié)        53
實習(xí)作業(yè)        53
練習(xí)        54
課外讀物        54
第5章　構(gòu)成計算機的邏輯電路：
算術(shù)邏輯單元        55
5.1　德·摩根等價定律：邏輯互換性        55
5.2　二進制加法：半加器、全加器、
并行加法器        55
5.3　二進制減法：2的補碼的整數(shù)格式        57
5.4　二進制移位：桶形移位器        58
5.5　整數(shù)乘法：移位和相加        60
5.6　浮點數(shù)：從極大到極小        63
5.7　小結(jié)        65
實習(xí)作業(yè)        66
練習(xí)        66
課外讀物        66
第6章　計算機的邏輯構(gòu)成：存儲器        67
6.1　數(shù)據(jù)存儲        67
6.2　存儲設(shè)備        68
6.3　靜態(tài)存儲器        69
6.4　動態(tài)存儲器        70
6.5　DRAM刷新        71
6.6　分頁訪問存儲器：EDO和SDRAM        71
6.7　存儲器映射：尋址和譯碼        73
6.8　IO端口映射        75
6.9　小結(jié)        77
實習(xí)作業(yè)        77
練習(xí)        77
課外讀物        78
第7章　Intel奔騰CPU        79
7.1　奔騰：高性能的微處理器        79
7.2　CPU寄存器：數(shù)據(jù)和地址變量的
臨時存儲區(qū)        82
7.3　指令集：基本奔騰指令集簡介        85
7.4　指令的結(jié)構(gòu)：CU如何理解指令        86
7.5　CPU狀態(tài)寄存器：十分短期的存儲
空間        87
7.6　尋址方式：構(gòu)建有效地址        89
7.7　執(zhí)行流水線：RISC加速技術(shù)        90
7.8　奔騰4：擴展        91
7.9　Microsoft Developer Studio：
調(diào)試器的使用        92
7.10　小結(jié)        94
實習(xí)作業(yè)        95
練習(xí)        95
課外讀物        96
第8章　子例程        97
8.1　子例程的目的：節(jié)省空間和精力        97
8.2　返回地址：堆棧的引入        98
8.3　使用子例程：HLL程序設(shè)計        99
8.4　堆棧：大多數(shù)操作的基本要素        100
8.5　參數(shù)傳遞：將子例程具體化        100
8.6　堆?？蚣埽核芯植孔兞?nbsp;       102
8.7　對HLL的支持：CPU針對子例程
處理的特性        104
8.8　中斷服務(wù)例程：由硬件調(diào)用的
子例程        104
8.9　訪問操作系統(tǒng)例程：后期綁定        105
8.10　小結(jié)        106
實習(xí)作業(yè)        106
練習(xí)        106
課外讀物        106
第9章　簡單的輸入輸出        107
9.1　基本IO方法：輪詢、中斷和DMA        107
9.2　外設(shè)接口寄存器：程序員的角度        108
9.3　輪詢：單字符IO        111
9.4　中斷處理        114
9.5　關(guān)鍵數(shù)據(jù)的保護：如何與中斷通信        119
9.6　緩沖IO：驅(qū)動中斷設(shè)備的驅(qū)動程序        122
9.7　直接內(nèi)存訪問：自治的硬件        123
9.8　單字符IO：屏幕和鍵盤例程        124
9.9　小結(jié)        125
實習(xí)作業(yè)        126
練習(xí)        126
課外讀物        126
第10章　串行通信        127
10.1　串行傳輸：數(shù)據(jù)、信號和時序        127
10.2　數(shù)據(jù)的格式：編碼技術(shù)        127
10.3　時序同步：頻率和相位        129
10.4　數(shù)據(jù)編碼和錯誤控制：奇偶校驗、
檢驗和、漢明碼和CRC        131
10.5　流量控制：硬件和軟件方法        137
10.6　16550 UART：RS232        138
10.7　串行鼠標：機械或光學(xué)        142
10.8　串行端口        144
10.9　USB：通用串行總線        144
10.10　調(diào)制解調(diào)器：載波調(diào)制        147
10.11　小結(jié)        151
實習(xí)作業(yè)        152
練習(xí)        152
課外讀物        152
第11章　并行連接        153
11.1　并行接口        153
11.2　Centronics：大于打印端口但小于
總線        153
11.3　SCSI：小型計算機系統(tǒng)接口        155
11.4　IDE：智能驅(qū)動電路        158
11.5　AT/ISA：計算機標準的成功案例        158
11.6　PCI：外設(shè)部件的互連        160
11.7　即插即用：自動配置        162
11.8　PCMCIA：個人計算機存儲卡國際
聯(lián)盟        163
11.9　小結(jié)        164
實習(xí)作業(yè)        165
練習(xí)        165
課外讀物        165
第12章　存儲體系        166
12.1　系統(tǒng)的性能        166
12.2　訪問局部化：利用重復(fù)        167
12.3　指令及數(shù)據(jù)的高速緩存：
匹配內(nèi)存和CPU的速度        171
12.4　高速緩存映射        172
12.5　虛擬內(nèi)存：分段和按需頁面調(diào)度        174
12.6　地址公式化：時間、地點和數(shù)量        178
12.7　硬盤使用：參數(shù)、訪問調(diào)度和
數(shù)據(jù)安排        179
12.8　性能提高：塊、高速緩存、碎片
整理、調(diào)度、RAM磁盤        181
12.9　光盤：CD-DA、CD-ROM、
CD-RW和DVD        182
12.10　DVD：數(shù)字通用光盤        184
12.11　MPEG：視頻和音頻壓縮        185
12.12　閃存：新型軟盤        190
12.13　小結(jié)        190
實習(xí)作業(yè)        190
練習(xí)        191
課外讀物        191
第二部分  網(wǎng)絡(luò)通信及復(fù)雜性的增加
第13章　程序員的觀點        193
13.1　不同的觀點與不同的需求        193
13.2　應(yīng)用程序用戶及辦公軟件包        193
13.3　系統(tǒng)管理：軟件安裝和維護        195
13.4　HLL程序員：Java、C++和BASIC        198
13.5　系統(tǒng)編程：匯編和C        200
13.6　硬件工程師：硬件的設(shè)計和維護        202
13.7　分層虛擬機：體系結(jié)構(gòu)簡介        202
13.8　匯編器：簡單的轉(zhuǎn)換器        203
13.9　編譯器：轉(zhuǎn)換及其他諸多工作        204
13.10　小結(jié)        205
實習(xí)作業(yè)        205
練習(xí)        205
課外讀物        206
第14章　局域網(wǎng)        207
14.1　用戶之間的紐帶：電子郵件、
打印機和數(shù)據(jù)庫        207
14.2　PC網(wǎng)絡(luò)接口：布線和接口卡        210
14.3　以太網(wǎng)：帶沖突檢測的載波
偵聽、多路訪問        213
14.4　局域網(wǎng)的尋址：邏輯和物理方案        215
14.5　主機名：另外一個轉(zhuǎn)換層        217
14.6　分層和封裝：TCP/IP軟件堆棧        217
14.7　網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)：跨網(wǎng)絡(luò)共享文件        218
14.8　網(wǎng)絡(luò)的互連：網(wǎng)關(guān)        219
14.9　socket編程：WinSock簡介        220
14.10　小結(jié)        222
實習(xí)作業(yè)        223
練習(xí)        223
課外讀物        224
第15章　廣域網(wǎng)        225
15.1　Internet的起源        225
15.2　TCP/IP基本協(xié)議        226
15.3　TCP錯誤處理和流量控制        229
15.4　IP路由：數(shù)據(jù)包如何找到正確的路徑        230
15.5　DNS：分布式域名數(shù)據(jù)庫        234
15.6　萬維網(wǎng)的起源        236
15.7　瀏覽Web：Netscape Navigator        236
15.8　HTTP        239
15.9　搜索引擎Google        241
15.10　操作系統(tǒng)互連：一種理想的方案        243
15.11　小結(jié)        245
實習(xí)作業(yè)        245
練習(xí)        245
課外讀物        246
第16章　其他網(wǎng)絡(luò)        247
16.1　PSTN：電話網(wǎng)絡(luò)        247
16.2　Cellnet：移動通信提供商        251
16.3　ATM：異步傳輸模式        257
16.4　消息傳遞：無線尋呼和分組
無線網(wǎng)絡(luò)        260
16.5　ISDN：全數(shù)字        261
16.6　DSL：數(shù)字用戶線路        264
16.7　有線電視：數(shù)據(jù)傳輸設(shè)施        264
16.8　小結(jié)        266
實習(xí)作業(yè)        267
練習(xí)        267
課外讀物        267
第17章　操作系統(tǒng)        269
17.1　歷史淵源：基本功能的發(fā)展        269
17.2　Unix：操作系統(tǒng)的里程碑        271
17.3　概要結(jié)構(gòu)：模塊化        273
17.4　進程管理：初始化和調(diào)度        273
17.5　調(diào)度決策：時間片劃分、搶先
和協(xié)作        277
17.6　任務(wù)通信：管道和重定向        278
17.7　排斥和同步：信號量和信號        279
17.8　內(nèi)存分配：malloc()和free()        283
17.9　用戶界面：GUI和外殼        284
17.10　輸入輸出管理：設(shè)備處理程序        285
17.11　小結(jié)        287
實習(xí)作業(yè)        287
練習(xí)        287
課外讀物        288
第18章　Windows XP        289
18.1　Windows GUI：滿足用戶的需求        289
18.2　Win32：推薦的用戶API        290
18.3　進程和線程：多任務(wù)        290
18.4　內(nèi)存管理：虛擬內(nèi)存的實現(xiàn)        291
18.5　Windows注冊表：集中化的管理
數(shù)據(jù)庫        291
18.6　NTFS：Windows NT文件系統(tǒng)        293
18.7　文件訪問：ACL、權(quán)限和安全        293
18.8　共享軟件組件：OLE、DDE和COM        295
18.9　Windows XP主機：Winframe終端
服務(wù)器        295
18.10　小結(jié)        296
實習(xí)作業(yè)        296
練習(xí)        296
課外讀物        296
第19章　檔案管理系統(tǒng)        298
19.1　數(shù)據(jù)存儲：文件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫        298
19.2　PC文件分配表：FAT        303
19.3　Unix索引節(jié)點：不同的方式        305
19.4　Microsoft NTFS        308
19.5　RAID：更安全的磁盤子系統(tǒng)        309
19.6　文件安全：訪問控制        311
19.7　CD可移植文件系統(tǒng)：多個區(qū)段
內(nèi)容清單        312
19.8　小結(jié)        313
實習(xí)作業(yè)        313
練習(xí)        313
課外讀物        314
第20章　圖形輸出        315
20.1　計算機和圖形：捕獲、存儲、
處理和重現(xiàn)        315
20.2　PC圖形接口卡：圖形協(xié)處理器        320
20.3　激光打印機：機電一體化        323
20.4　Adobe PostScript：頁面描述語言        325
20.5　WIMP：重塑計算機的形象        327
20.6　Win32：圖形API及其他        328
20.7　X窗口系統(tǒng)：分布式處理        329
20.8　MMX技術(shù)：輔助圖形計算        329
20.9　小結(jié)        330
實習(xí)作業(yè)        330
練習(xí)        331
課外讀物        331
第21章　RISC處理器：ARM和SPARC        332
21.1　RISC的優(yōu)點：更高的指令吞吐量        332
21.2　流水線技術(shù)：更多的并行操作        335
21.3　超標量方法：并行的并行        336
21.4　寄存器存儲：更多的CPU寄存器        336
21.5　分支預(yù)測方法：流水線的維護        338
21.6　編譯器支持：RISC的重要組成部分        339
21.7　ARM 32位CPU的起源        339
21.8　StrongARM處理器：32位微控制器        345
21.9　HP iPAQ：StrongARM PDA        347
21.10　Puppeteer：StrongARM SBC        348
21.11　Sun SPARC：RISC架構(gòu)的標量
處理器        350
21.12　嵌入式系統(tǒng)：交叉開發(fā)技術(shù)        351
21.13　小結(jié)        352
實習(xí)作業(yè)        352
練習(xí)        352
課外讀物        353
第22章　VLIW處理器：EPIC安騰        354
22.1　安騰64位處理器簡介        354
22.2　安騰匯編語言：對CPU控制更多        359
22.3　運行時調(diào)試：gvd/gdb        363
22.4　未來的處理器設(shè)計        364
22.5　小結(jié)        364
實習(xí)作業(yè)        365
練習(xí)        365
課外讀物        365
第23章　并行處理        366
23.1　并行處理基礎(chǔ)        366
23.2　指令級并行：流水線化        368
23.3　超標量：多執(zhí)行單元        368
23.4　未來的對稱、共享內(nèi)存并行處理        368
23.5　單芯片多處理器：IBM Cell        370
23.6　集群和網(wǎng)格：應(yīng)用級并行        372
23.7　小結(jié)        373
實習(xí)作業(yè)        374
練習(xí)        374
課外讀物        374
附錄  Microsoft Visual Studio 8 Express版        375
術(shù)語表        383
參考文獻        396
習(xí)題答案