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计算机系统结构(原书第2版)

计算机系统结构(原书第2版)

作者:(英)Rob williams;赵学良 等译

出版社:机械工业出版社

出版时间:2008-01-01

ISBN:9787111223566

定价:¥49.00

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内容简介
  “计算机系统结构”是计算科学与工程及相关专业大学第一学年的基础性课程,历时两个学期,内容依次涉及数字逻辑电路、硬件外设、软件层、网络通信和操作系统。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(Itanium)处理器的介绍,以及数据通信延伸领域的最新内容。本书特点●使用实际的处理器(奔腾处理器),学生在家中使用自己的机器就能够完成绝大部分的练习作业。 ●内容组织合理,深入浅出。材料取自于作者自己从事教学和实验工作的真实需求。●介绍数据传输和通信相关的思想和概念,为联网和网络通信相关的课程打下基础。●每章结束后的练习均经过精心挑选,本书的练习答案请登录华章网站www.hzbook.com下载。●书中用到许多现代的、商业化的实例,能够有效地激发读者学习的兴趣,并将理论与实际结合起来。
作者简介
  Rob Williams:是位于英国布里斯托的西英格兰大学计算机系统技术学院院长。他在实时系统领域造诣颇深,同时还是GWE/GNE、Marconi Avionics和Nexos Office System的微处理器系统工程师。
目录
译者序
第2版前言
第1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
1.1 计算机系统及网络通信的重要性        1
1.2 硬件和软件的互相依赖        2
1.3 硬件编程:VHDL        3
1.4 人人都应了解的系统管理问题        4
1.5 语音、图像和数据:技术的趋同现象        5
1.6 窗口界面(WIMP)        5
1.7 因特网:连接所有的网络        7
1.8 使用PC:学习CSA的更多理由        9
1.9 小结        10
实习作业        10
练习        10
课外读物        11
第2章 冯·诺依曼体系结构的特征        13
2.1 以2为基:二进制的优点        13
2.2 程序控制存储:通用机器        13
2.3 指令代码:控制机器动作的
指令系统        14
2.4 转换:编译器和汇编器        15
2.5 链接:将程序组合到一起        16
2.6 解释器:执行高级命令        16
2.7 代码共享和重用:不要总是
从头做起        17
2.8 数据编码:数值和字符        18
2.9 操作系统:Unix和Windows        20
2.10 客户机服务器计算:网络时代
的方式        22
2.11 可重配置硬件:读取-执行的
另一种替代方式        23
2.12 小结        23
实习作业        23
练习        24
课外读物        24
附录:以11为基的计数        25
第3章 功能部件和读取-执行周期        26
3.1 各部分的命名:CPU、存储器、
IO单元        26
3.2 CPU的读取-执行周期:高速且单调        29
3.3 系统总线:同步或异步        31
3.4 系统时钟:指令周期时序        32
3.5 预取:前期工作以使速度得到提高        34
3.6 存储器长度:寻址宽度        35
3.7 字节次序:微软与Unix,
以及Intel与Motorola        36
3.8 简单的输入输出:并行端口        38
3.9 小结        38
实习作业        38
练习        39
课外读物        39
第4章 构成计算机的逻辑电路:
控制单元        40
4.1 电子积木和逻辑电路:模块化器件
的优点        40
4.2 基本逻辑门        40
4.3 真值表和多路复用器:简单但有效
的设计工具        42
4.4 可编程逻辑器件:可重新配置的
逻辑芯片        44
4.5 交通灯控制器:无法避免        46
4.6 根据真值表实现电路:一些实用提示        47
4.7 译码器逻辑:控制单元及存储器
的根本所在        48
4.8 CPU控制单元:“核心“        49
4.9 洗衣机控制器:简单的CU        49
4.10 RISC与CISC译码:使计算机
的处理速度更快        52
4.11 小结        53
实习作业        53
练习        54
课外读物        54
第5章 构成计算机的逻辑电路:
算术逻辑单元        55
5.1 德·摩根等价定律:逻辑互换性        55
5.2 二进制加法:半加器、全加器、
并行加法器        55
5.3 二进制减法:2的补码的整数格式        57
5.4 二进制移位:桶形移位器        58
5.5 整数乘法:移位和相加        60
5.6 浮点数:从极大到极小        63
5.7 小结        65
实习作业        66
练习        66
课外读物        66
第6章 计算机的逻辑构成:存储器        67
6.1 数据存储        67
6.2 存储设备        68
6.3 静态存储器        69
6.4 动态存储器        70
6.5 DRAM刷新        71
6.6 分页访问存储器:EDO和SDRAM        71
6.7 存储器映射:寻址和译码        73
6.8 IO端口映射        75
6.9 小结        77
实习作业        77
练习        77
课外读物        78
第7章 Intel奔腾CPU        79
7.1 奔腾:高性能的微处理器        79
7.2 CPU寄存器:数据和地址变量的
临时存储区        82
7.3 指令集:基本奔腾指令集简介        85
7.4 指令的结构:CU如何理解指令        86
7.5 CPU状态寄存器:十分短期的存储
空间        87
7.6 寻址方式:构建有效地址        89
7.7 执行流水线:RISC加速技术        90
7.8 奔腾4:扩展        91
7.9 Microsoft Developer Studio:
调试器的使用        92
7.10 小结        94
实习作业        95
练习        95
课外读物        96
第8章 子例程        97
8.1 子例程的目的:节省空间和精力        97
8.2 返回地址:堆栈的引入        98
8.3 使用子例程:HLL程序设计        99
8.4 堆栈:大多数操作的基本要素        100
8.5 参数传递:将子例程具体化        100
8.6 堆栈框架:所有局部变量        102
8.7 对HLL的支持:CPU针对子例程
处理的特性        104
8.8 中断服务例程:由硬件调用的
子例程        104
8.9 访问操作系统例程:后期绑定        105
8.10 小结        106
实习作业        106
练习        106
课外读物        106
第9章 简单的输入输出        107
9.1 基本IO方法:轮询、中断和DMA        107
9.2 外设接口寄存器:程序员的角度        108
9.3 轮询:单字符IO        111
9.4 中断处理        114
9.5 关键数据的保护:如何与中断通信        119
9.6 缓冲IO:驱动中断设备的驱动程序        122
9.7 直接内存访问:自治的硬件        123
9.8 单字符IO:屏幕和键盘例程        124
9.9 小结        125
实习作业        126
练习        126
课外读物        126
第10章 串行通信        127
10.1 串行传输:数据、信号和时序        127
10.2 数据的格式:编码技术        127
10.3 时序同步:频率和相位        129
10.4 数据编码和错误控制:奇偶校验、
检验和、汉明码和CRC        131
10.5 流量控制:硬件和软件方法        137
10.6 16550 UART:RS232        138
10.7 串行鼠标:机械或光学        142
10.8 串行端口        144
10.9 USB:通用串行总线        144
10.10 调制解调器:载波调制        147
10.11 小结        151
实习作业        152
练习        152
课外读物        152
第11章 并行连接        153
11.1 并行接口        153
11.2 Centronics:大于打印端口但小于
总线        153
11.3 SCSI:小型计算机系统接口        155
11.4 IDE:智能驱动电路        158
11.5 AT/ISA:计算机标准的成功案例        158
11.6 PCI:外设部件的互连        160
11.7 即插即用:自动配置        162
11.8 PCMCIA:个人计算机存储卡国际
联盟        163
11.9 小结        164
实习作业        165
练习        165
课外读物        165
第12章 存储体系        166
12.1 系统的性能        166
12.2 访问局部化:利用重复        167
12.3 指令及数据的高速缓存:
匹配内存和CPU的速度        171
12.4 高速缓存映射        172
12.5 虚拟内存:分段和按需页面调度        174
12.6 地址公式化:时间、地点和数量        178
12.7 硬盘使用:参数、访问调度和
数据安排        179
12.8 性能提高:块、高速缓存、碎片
整理、调度、RAM磁盘        181
12.9 光盘:CD-DA、CD-ROM、
CD-RW和DVD        182
12.10 DVD:数字通用光盘        184
12.11 MPEG:视频和音频压缩        185
12.12 闪存:新型软盘        190
12.13 小结        190
实习作业        190
练习        191
课外读物        191
第二部分  网络通信及复杂性的增加
第13章 程序员的观点        193
13.1 不同的观点与不同的需求        193
13.2 应用程序用户及办公软件包        193
13.3 系统管理:软件安装和维护        195
13.4 HLL程序员:Java、C++和BASIC        198
13.5 系统编程:汇编和C        200
13.6 硬件工程师:硬件的设计和维护        202
13.7 分层虚拟机:体系结构简介        202
13.8 汇编器:简单的转换器        203
13.9 编译器:转换及其他诸多工作        204
13.10 小结        205
实习作业        205
练习        205
课外读物        206
第14章 局域网        207
14.1 用户之间的纽带:电子邮件、
打印机和数据库        207
14.2 PC网络接口:布线和接口卡        210
14.3 以太网:带冲突检测的载波
侦听、多路访问        213
14.4 局域网的寻址:逻辑和物理方案        215
14.5 主机名:另外一个转换层        217
14.6 分层和封装:TCP/IP软件堆栈        217
14.7 网络文件系统:跨网络共享文件        218
14.8 网络的互连:网关        219
14.9 socket编程:WinSock简介        220
14.10 小结        222
实习作业        223
练习        223
课外读物        224
第15章 广域网        225
15.1 Internet的起源        225
15.2 TCP/IP基本协议        226
15.3 TCP错误处理和流量控制        229
15.4 IP路由:数据包如何找到正确的路径        230
15.5 DNS:分布式域名数据库        234
15.6 万维网的起源        236
15.7 浏览Web:Netscape Navigator        236
15.8 HTTP        239
15.9 搜索引擎Google        241
15.10 操作系统互连:一种理想的方案        243
15.11 小结        245
实习作业        245
练习        245
课外读物        246
第16章 其他网络        247
16.1 PSTN:电话网络        247
16.2 Cellnet:移动通信提供商        251
16.3 ATM:异步传输模式        257
16.4 消息传递:无线寻呼和分组
无线网络        260
16.5 ISDN:全数字        261
16.6 DSL:数字用户线路        264
16.7 有线电视:数据传输设施        264
16.8 小结        266
实习作业        267
练习        267
课外读物        267
第17章 操作系统        269
17.1 历史渊源:基本功能的发展        269
17.2 Unix:操作系统的里程碑        271
17.3 概要结构:模块化        273
17.4 进程管理:初始化和调度        273
17.5 调度决策:时间片划分、抢先
和协作        277
17.6 任务通信:管道和重定向        278
17.7 排斥和同步:信号量和信号        279
17.8 内存分配:malloc()和free()        283
17.9 用户界面:GUI和外壳        284
17.10 输入输出管理:设备处理程序        285
17.11 小结        287
实习作业        287
练习        287
课外读物        288
第18章 Windows XP        289
18.1 Windows GUI:满足用户的需求        289
18.2 Win32:推荐的用户API        290
18.3 进程和线程:多任务        290
18.4 内存管理:虚拟内存的实现        291
18.5 Windows注册表:集中化的管理
数据库        291
18.6 NTFS:Windows NT文件系统        293
18.7 文件访问:ACL、权限和安全        293
18.8 共享软件组件:OLE、DDE和COM        295
18.9 Windows XP主机:Winframe终端
服务器        295
18.10 小结        296
实习作业        296
练习        296
课外读物        296
第19章 档案管理系统        298
19.1 数据存储:文件系统和数据库        298
19.2 PC文件分配表:FAT        303
19.3 Unix索引节点:不同的方式        305
19.4 Microsoft NTFS        308
19.5 RAID:更安全的磁盘子系统        309
19.6 文件安全:访问控制        311
19.7 CD可移植文件系统:多个区段
内容清单        312
19.8 小结        313
实习作业        313
练习        313
课外读物        314
第20章 图形输出        315
20.1 计算机和图形:捕获、存储、
处理和重现        315
20.2 PC图形接口卡:图形协处理器        320
20.3 激光打印机:机电一体化        323
20.4 Adobe PostScript:页面描述语言        325
20.5 WIMP:重塑计算机的形象        327
20.6 Win32:图形API及其他        328
20.7 X窗口系统:分布式处理        329
20.8 MMX技术:辅助图形计算        329
20.9 小结        330
实习作业        330
练习        331
课外读物        331
第21章 RISC处理器:ARM和SPARC        332
21.1 RISC的优点:更高的指令吞吐量        332
21.2 流水线技术:更多的并行操作        335
21.3 超标量方法:并行的并行        336
21.4 寄存器存储:更多的CPU寄存器        336
21.5 分支预测方法:流水线的维护        338
21.6 编译器支持:RISC的重要组成部分        339
21.7 ARM 32位CPU的起源        339
21.8 StrongARM处理器: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架构的标量
处理器        350
21.12 嵌入式系统:交叉开发技术        351
21.13 小结        352
实习作业        352
练习        352
课外读物        353
第22章 VLIW处理器:EPIC安腾        354
22.1 安腾64位处理器简介        354
22.2 安腾汇编语言:对CPU控制更多        359
22.3 运行时调试:gvd/gdb        363
22.4 未来的处理器设计        364
22.5 小结        364
实习作业        365
练习        365
课外读物        365
第23章 并行处理        366
23.1 并行处理基础        366
23.2 指令级并行:流水线化        368
23.3 超标量:多执行单元        368
23.4 未来的对称、共享内存并行处理        368
23.5 单芯片多处理器:IBM Cell        370
23.6 集群和网格:应用级并行        372
23.7 小结        373
实习作业        374
练习        374
课外读物        374
附录  Microsoft Visual Studio 8 Express版        375
术语表        383
参考文献        396
习题答案
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