本书是“计算机科学丛书”之一，该书紧密联系实际，注重动手实践，利用学生感兴趣和亲身体验过的技术来提高学习的积极性 同时强调了现代计算机与网络环境中其他设备的协作依赖关系，增加了对ARM和安腾处理器的介绍，以及数据通信延伸领域的最新内容。

本教材以与时俱进、自底向上的方式，依次介绍计算机系统结构的基本概念和基本内容，首先是数字逻辑电路和计算机硬件，接下来是运行于硬件之上的软件层，最后讲述通信和操作系统领域的基础知识。本书紧密联系实际，注重动手实践，利用学生感兴趣和亲身体验过的技术(如因特网、图形用户界面、移动通信等)来提高学生的学习积极性。贯穿全书，在分析系统的性能时注意将软件硬件结合起来讨论，练习题充分展示出硬件和软件之间这种相互影响、相互依赖的基本关系。

本书适合作为高等院校计算机及相关专业计算机系统结构课程的导论性教材。

译者序

第2版前言

第l版前言

第一部分 计算机的基本功能及其构成

第1章 导论：软硬件接口

 1.1 计算机系统及网络通信的重要性

 1.2 硬件和软件的互相依赖

 1.3 硬件编程：VHDL

 1.4 人人都应了解的系统管理问题

 1.5 语音、图像和数据：技术的趋同现象

 1.6 窗口界面(WIMP)

 1.7 因特网：连接所有的网络

 1.8 使用PC：学习CSA的更多理由

 1.9 小结

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 练习

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第2章 冯·诺依曼体系结构的特征

 2.1 以2为基：二进制的优点

 2.2 程序控制存储：通用机器

 2.3 指令代码：控制机器动作的指令系统

 2.4 转换：编译器和汇编器

 2.5 链接：将程序组合到一起

 2.6 解释器：执行高级命令

 2.7 代码共享和重用：不要总是从头做起

 2.8 数据编码：数值和字符

 2.9 操作系统：Unix和Windows

 2.10 客户机服务器计算：网络时代的方式

 2.11 可重配置硬件：读取-执行的另一种替代方式

 2.12 小结

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 练习

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 附录：以㈠为基的计数

第3章 功能部件和读取一执行周期

 3.I 各部分的命名：CPU、存储器、IO单元

 3.2 CPU的读取-执行周期：高速且单调

 3.3 系统总线：同步或异步

 3.4 系统时钟：指令周期时序

 3.5 预取：前期工作以使速度得到提高

 3.6 存储器长度：寻址宽度

 3.7 字节次序：微软与Unix，以及Intel与Motorola

 3.8 简单的输入输出：并行端口

 3.9 小结

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 练习

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第4章 构成计算机的逻辑电路：控制单元

 4.1 电子积木和逻辑电路：模块化器件的优点

 4.2 基本逻辑门

 4.3 真值表和多路复用器：简单但有效的设计工具

 4.4 可编程逻辑器件：可重新配置的逻辑芯片

 4.5 交通灯控制器：无法避免

 4.6 根据真值表实现电路：一些实用提示

 4.7 译码器逻辑：控制单元及存储器的根本所在

 4.8 CPU控制单元：“核心”

 4.9 洗衣机控制器：简单的CU

 4.10 RISC与CISC译码：使计算机的处理速度更快

 4.11 小结

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 练习

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第5章 构成计算机的逻辑电路：算术逻辑单元

 5.! 德·摩根等价定律：逻辑互换性

 5.2 二进制加法：半加器、全加器、并行加法器

 5.3 二进制减法：2的补码的整数格式

 5.4 二进制移位：桶形移位器

 5.5 整数乘法：移位和相加

 5.6 浮点数：从极大到极小

 5.7 小结

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 练习

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第6章 计算机的逻辑构成：存储器

 6.1 数据存储

 6.2 存储设备

 6.3 静态存储器

 6.4 动态存储器

 6.5 DRAM刷新

 6.6 分页访问存储器：EDO和SDRAM

 6.7 存储器映射：寻址和译码

 6.8 IO端口映射

 6.9 小结

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 练习

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第7章 Intel奔腾CPU

 7.1 奔腾：高性能的微处理器

 7.2 CPU寄存器：数据和地址变量的临时存储区

 7.3 指令集：基本奔腾指令集简介

 7.4 指令的结构：CU如何理解指令

 7.5 CPU状态寄存器：十分短期的存储空间

 7.6 寻址方式：构建有效地址

 7.7 执行流水线：RISC加速技术

 7.8 奔腾4：扩展

 7 9 Microsof Developer Studio：调试器的使用

 7.10 小结

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 练习

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第8章 子例程

 8.1 子例程的目的：节省空间和精力

 8.2 返回地址：堆栈的引入

 8.3 使用子例程：HLL程序设计

 8.4 堆栈：大多数操作的基本要素

 8.5 参数传递：将子例程具体化

 8.6 堆栈框架：所有局部变量

 8.7 对HLL的支持：CPU针对子例程处理的特性

 8.8 中断服务例程：由硬件调用的子例程

 8.9 访问操作系统例程：后期绑定

 8.10 小结

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 练习

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第9章 简单的输入输出

 9.1 基本IO方法：轮询、中断和DMA

 9.2 外设接口寄存器：程序员的角度

 9.3 轮询：单字符IO

 9.4 中断处理

 9.5 关键数据的保护：如何与中断通信

 9.6 缓冲IO：驱动中断设备的驱动程序

 9.7 直接内存访问：自治的硬件

 9.8 单字符IO：屏幕和键盘例程

 9.9 小结

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第10章 串行通信

 10.1 串行传输：数据、信号和时序

 10.2 数据的格式：编码技术

 10.3 时序同步：频率和相位

 10.4 数据编码和错误控制：奇偶校验、检验和、汉明码和CRC

 10.5 流量控制：硬件和软件方法

 10.6 16550 UART：RS232

 10.7 串行鼠标：机械或光学

 10.8 串行端口

 10.9 USB：通用串行总线

 10.10 调制解调器：载波调制

 10.11 小结

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第11章 并行连接

 11.1 并行接口

 11.2 Centronics：大于打印端口但小于总线

 11.3 SCSI：小型计算机系统接口

 11.4 IDE：智能驱动电路

 11.5 AT/ISA：计算机标准的成功案例

 11.6 PCI：外设部件的互连

 11.7 即插即用：自动配置

 11.8 PCMCIA：个人计算机存储卡国际联盟

 11.9 小结

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第12章 存储体系

 12.1 系统的性能

 12.2 访问局部化：利用重复

 12.3 指令及数据的高速缓存：匹配内存和CPU的速度

 12.4 高速缓存映射

 12.5 虚拟内存：分段和按需页面调度

 12.6 地址公式化：时间、地点和数量

 12.7 硬盘使用：参数、访问调度和数据安排

 12.8 性能提高：块、高速缓存、碎片整理、调度、RAM磁盘

 12.9 光盘：CD-DA、CD-ROM、CD-RW和DVD

 12.10 DVD：数字通用光盘

 12.11 MPEG：视频和音频压缩

 12.12 闪存：新型软盘

 12.13 小结

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 练习

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第二部分 网络通信及复杂性的增加

第13章 程序员的观点

 13.1 不同的观点与不同的需求

 13.2 应用程序用户及办公软件包

 13.3 系统管理：软件安装和维护

 13.4 HLL程序员：Java、C++和BASIC

 13.5 系统编程：汇编和C

 13.6 硬件工程师：硬件的设计和维护

 13.7 分层虚拟机：体系结构简介

 13.8 汇编器：简单的转换器

 13.9 编译器：转换及其他诸多工作

 13.10 小结

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第14章 局域网

 14.1 用户之间的纽带：电子邮件、打印机和数据库

 14.2 PC网络接口：布线和接口卡

 14.3 以太网：带冲突检测的载波侦听、多路访问

 14.4 局域网的寻址：逻辑和物理方案

 14.5 主机名：另外一个转换层

 14.6 分层和封装：TCP/IP软件堆栈

 14.7 网络文件系统：跨网络共享文件

 14.8 网络的互连：网关

 14.9 socket编程：WinSock简介

 14.10 小结

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 练习

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第15章 广域网

 15.1 Internet的起源

 15.2 TCP/IP基本协议

 15.3 TCP错误处理和流量控制

 15.4 IP路由：数据包如何找到正确的路径

 15.5 DNS：分布式域名数据库

 15.6 万维网的起源

 15.7 浏览Web：Netscape Navigator

 15.8 HTTP

 15.9 搜索引擎Google

 15.1O 操作系统互连：一种理想的方案

 15.11 小结

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 练习

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第16章 其他网络

 16.1 PSTN：电话网络

 16.2 Cellnet：移动通信提供商

 16.3 ATM：异步传输模式

 16.4 消息传递：无线寻呼和分组无线网络

 16.5 ISDN：全数字

 16.6 DSL：数字用户线路

 16.7 有线电视：数据传输设施

 16.8 小结

 实习作业

 练习

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第17章 操作系统

 17.1 历史渊源：基本功能的发展

 17.2 Unix：操作系统的里程碑

 17.3 概要结构：模块化

 17.4 进程管理：初始化和调度

 17.5 调度决策：时间片划分、抢先和协作

 17.6 任务通信：管道和重定向

 17.7 排斥和同步：信号量和信号

 1 7.8 内存分配：malloc()和free()

 17.9 用户界面：GUI和外壳

 7.10 输入输出管理：设备处理程序

 17.11 小结

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第18章 Windows XP

 18.1 Windows GUI：满足用户的需求

 18.2 win32：推荐的用户API

 18.3 进程利线程：多任务

 18.4 内存管理：虛拟内存的实现

 18.5 Windows注册表：集中化的管理数据库

 18.6 NTFS：Windows NT文件系统

 18.7 文件访问：ACL、权限和安全

 18.8 共享软件组件：OLE、DDE和COM

 18.9 Windows XP主机：Winframe终端服务器

 18.10 小结

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第19章 档案管理系统

 19.! 数据存储：文件系统和数据库

 19.2 PC文件分配表：FAT

 19.3 Unix索引节点：不同的方式

 19.4 Microsoft NTFS

 19.5 RAID：更安全的磁盘子系统

 19.6 文件安全：访问控制

 19.7 CD可移植文件系统：多个区段内容清单

 19.8 小结

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第20章 图形输出

 20.1 计算机和图形：捕获、存储、处理和重现

 20.2 PC图形接口卡：图形协处理器

 20.3 激光打印机：机电一体化

 20.4 Adobe PostScript：页面描述语言

 20.5 WIMP：重塑计算机的形象

 20.6 Win32：图形API及其他

 20.7 X窗口系统：分布式处理

 20.8 MMX技术：辅助图形计算

 20.9 小结

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 练习

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第21章 RISC处理器：ARM和SPARC

 21.1 RISC的优点：更高的指令吞吐量

 21.2 流水线技术：更多的并行操作

 21.3 超标量方法：并行的并行

 21.4 寄存器存储：更多的CPU寄存器

 21.5 分支预测方法：流水线的维护

 21.6 编译器支持：RISC的重要组成部分

 21.7 ARM 32位CPU的起源

 21.8 StrongARM处理器：32位微控制器

 21.9 HPiPAQ：StrongARMPDA

 21.10 Puppeteer：StrongARM SBC

 21.11 Sun SPARC：RISC架构的标量处理器

 21.12 嵌入式系统：交叉开发技术

 21.13 小结

 实习作业

 练习

 课外读物

第22章 VLIW处理器：EPIC安腾

 22.1 安腾64位处理器简介

 22.2 安腾汇编语言：对CPU控制更多

 22.3 运行时调试：gvd/gdb

 22.4 未来的处理器设计

 22.5 小结

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 练习

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第23章 并行处理

 23.1 并行处理基础

 23.2 指令级并行：流水线化

 23.3 超标量：多执行单元

 23.4 未来的对称、共享内存并行处理

 23.5 单芯片多处理器：IBM Cell

 23.6 集群和网格：应用级并行

 23.7 小结

 实习作业

 练习

 课外读物

附录 Microsoft Visual Studio 8 Express版

术语表

参考文献

习题答案