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第一部分 计算机系统概述3

第1章 计算机和系统3

1.0引言3

1.1起点6

1.2计算机系统的组成8

1.2.1硬件组件9

1.2.2软件组件11

1.2.3通信组件12

1.2.4计算机系统12

1.3虚拟化的概念14

1.4协议和标准14

1.5本书概览15

1.6计算机体系结构简史16

1.6.1早期工作17

1.6.2计算机硬件18

1.6.3操作系统20

1.6.4通信、网络和互联网24

小结与回顾25

扩展阅读25

复习题26

习题26

第2章 系统概念和系统架构简介27

2.0引言27

2.1系统的一般概念27

2.2 IT系统的架构32

2.2.1分布式处理系统34

2.2.2系统架构师的作用42

2.2.3谷歌：系统架构实例42

2.2.4另一个实例：Facebook的应用架构45

小结与回顾46

扩展阅读47

复习题47

习题47

第二部分 计算机中的数据51

第3章 数值系统51

3.0引言51

3.1作为物理表示的数值51

3.2不同进制的计数52

3.3不同进制下的算术运算55

3.4不同进制下的数值转换57

3.5十六进制数和算术59

3.6特殊转换情况——相关的进制60

3.7小数61

3.8混合数值转换65

小结与回顾65

扩展阅读66

复习题66

习题67

第4章 数据格式70

4.0引言70

4.1概述70

4.2字母字符数据72

4.3可视数据77

4.3.1位图图像78

4.3.2对象图像81

4.3.3将字符表示为图像83

4.3.4视频图像84

4.4音频数据85

4.5数据压缩87

4.6页面描述语言89

4.7计算机内部的数据格式89

小结与回顾91

扩展阅读92

复习题92

习题93

第5章 数值数据表示96

5.0引言96

5.1无符号二进制数和二进制编码的十进制表示96

5.2有符号整型数的表示99

5.2.1符号-幅值表示法99

5.2.2以9为基的十进制补码表示和以1为基的二进制补码表示101

5.2.3 10的补码和2的补码105

5.2.4溢出条件和进位条件107

5.2.5其他进制108

5.2.6补码数值的规则小结109

5.3实数109

5.3.1指数记数法回顾109

5.3.2浮点数格式111

5.3.3规格化和浮点数的格式化113

5.3.4编程实例114

5.3.5浮点数计算115

5.3.6计算机中的浮点数117

5.3.7十进制和二进制之间的转换119

5.4编程注意事项120

小结与回顾120

扩展阅读121

复习题121

习题122

第三部分 计算机体系结构和硬件操作129

第6章“小伙计”计算机129

6.0引言129

6.1“小伙计”计算机的结构129

6.2“小伙计”计算机的操作130

6.3一个简单的程序132

6.4一个扩展的指令集133

6.5指令周期135

6.6关于计算机体系结构的说明138

小结与回顾138

复习题138

习题139

第7章CPU和内存141

7.0引言141

7.1 CPU的组成142

7.2寄存器的概念143

7.3内存单元145

7.3.1内存的操作145

7.3.2内存容量和寻址限制148

7.3.3主存的特征和实现149

7.4“取-执行”指令周期150

7.5总线153

7.6指令类型156

7.6.1数据移动指令157

7.6.2算术指令159

7.6.3布尔逻辑指令159

7.6.4单操作数操作指令159

7.6.5位操作指令160

7.6.6移位和循环移位指令160

7.6.7程序控制指令161

7.6.8栈指令161

7.6.9多数据指令164

7.6.10其他指令164

7.7指令字格式165

7.8指令字的需求和约束166

小结与回顾168

扩展阅读169

复习题169

习题170

第8章CPU和内存：设计、增强和实现172

8.0引言172

8.1 CPU的架构173

8.1.1概述173

8.1.2传统的现代架构173

8.2 CPU的特征与增强174

8.2.1概述174

8.2.2“取-执行”周期的时序问题175

8.2.3一种改进CPU性能的模型176

8.2.4标量和超标量处理器的组成179

8.3内存增强182

8.3.1宽路径内存访问183

8.3.2内存交叉183

8.3.3 Cache存储器184

8.4现代超标量CPU187

8.5多处理技术189

8.6关于实现的几点评述191

小结与回顾192

扩展阅读192

复习题193

习题194

第9章 输入／输出196

9.0引言196

9.1典型I／O设备的特性197

9.2编程式I／O201

9.3中断203

9.3.1服务中断203

9.3.2中断的使用204

9.3.3多重中断和优先次序208

9.4直接内存访问211

9.5 I／O控制器214

小结与回顾215

扩展阅读215

复习题216

习题216

第10章 计算机外设218

10.0引言218

10.1存储的层次219

10.2固态存储器220

10.3磁盘221

10.4光盘存储227

10.5磁带229

10.6显示器230

10.6.1显示器的基本设计230

10.6.2图形处理单元232

10.6.3液晶显示技术234

10.6.4 OLED显示技术234

10.7打印机235

10.7.1激光打印机236

10.7.2喷墨打印机236

10.8用户输入设备237

10.8.1键盘237

10.8.2点击设备238

10.8.3其他字母数字输入方法238

10.8.4扫描仪240

10.8.5多媒体输入240

10.8.6移动设备241

10.9网络通信设备242

小结与回顾242

扩展阅读243

复习题243

习题244

第11章 现代计算机系统246

11.0引言246

11.1集成各部分248

11.2系统架构252

11.2.1基本的系统互连需求252

11.2.2总线I／O254

11.2.3信道架构257

11.2.4分界线模糊化258

11.3计算机互连概述258

11.4机群259

11.4.1概述259

11.4.2分类和配置259

11.4.3 Beowulf机群261

11.5高性能计算262

小结与回顾262

扩展阅读263

复习题263

习题264

第四部分 网络和数据通信267

第12章 网络和数据通信概论267

12.0引言267

12.1网络对商业过程及用户访问知识和服务的影响268

12.2数据通信的简单视图269

12.3数据通信的基本概念271

12.3.1报文272

12.3.2包272

12.3.3一般的信道特征273

12.4网络276

12.4.1网络拓扑276

12.4.2网络类型279

12.4.3网络互连290

12.5标准292

小结与回顾293

扩展阅读293

复习题294

习题294

第13章 以太网和TCP／IP网络296

13.0引言296

13.1 TCP／IP、 OSI以及其他通信协议模型296

13.2程序应用和网络应用300

13.3物理层和数据链路层300

13.3.1物理层301

13.3.2数据链路层301

13.3.3基于集线器的以太网303

13.3.4交换式以太网303

13.3.5无线以太网304

13.4网络层305

13.5传输层308

13.6 IP地址311

13.6.1 IPv4和DHCP311

13.6.2 IPv6314

13.7域名和DNS服务315

13.8服务质量318

13.9网络安全319

13.9.1物理和逻辑访问限制320

13.9.2加密320

13.10其他协议320

13.10.1 TCP／IP和OSI的比较321

13.10.2其他协议簇和构成321

13.10.3基于IP的SCSI321

13.10.4蜂窝式技术322

13.10.5 MPLS322

13.10.6 SONET／SDH323

13.10.7帧中继323

小结与回顾323

扩展阅读324

复习题324

习题324

第14章 通信信道技术327

14.0引言327

14.1通信信道技术概述327

14.2信令技术的基础329

14.2.1模拟信号技术330

14.2.2数字信号技术336

14.2.3调制解调器340

14.3传输介质和信令方法340

14.4其他技术342

14.4.1蜂窝式技术342

14.4.2 WiFi344

14.4.3蓝牙344

小结与回顾345

扩展阅读345

复习题345

习题346

第五部分 软件组件351

第15章 操作系统概论351

15.0引言351

15.1裸机系统351

15.2操作系统的概念352

15.3服务和功能357

15.3.1用户界面和命令执行服务358

15.3.2文件管理359

15.3.3输入／输出服务360

15.3.4进程控制管理361

15.3.5内存管理361

15.3.6调度和派遣362

15.3.7辅存管理363

15.3.8网络和通信支持服务364

15.3.9安全和保护服务364

15.3.10系统管理支持365

15.4组织368

15.5计算机系统的类型370

小结与回顾373

扩展阅读373

复习题374

习题374

第16章 操作系统的用户视图376

16.0引言376

16.1用户界面的作用377

16.2用户功能和程序服务378

16.2.1程序执行378

16.2.2文件命令379

16.2.3磁盘和其他I／O设备命令380

16.2.4安全和数据完整性保护380

16.2.5用户间通信和数据共享操作381

16.2.6系统状态信息和用户管理381

16.2.7程序服务382

16.3用户界面的类型383

16.3.1命令行界面383

16.3.2批处理系统命令385

16.3.3图形用户界面385

16.3.4非接触手势及基于声音的界面390

16.3.5用户界面的权衡390

16.3.6软件方面的注意事项392

16.4 X Window和其他图形显示方法393

16.5命令和脚本语言394

16.5.1命令语言的构成397

16.5.2命令语言启动序列文件397

16.6程序服务397

小结与回顾399

扩展阅读399

复习题399

习题400

第17章 文件管理401

17.0引言401

17.1文件的逻辑和物理视图401

17.2文件管理系统的功能405

17.3逻辑文件访问方法409

17.3.1顺序文件访问410

17.3.2随机访问410

17.3.3索引访问411

17.4物理文件存储411

17.4.1连续存储分配411

17.4.2非连续存储分配412

17.4.3索引分配414

17.4.4空闲空间管理416

17.4.5磁带分配418

17.4.6 CD、 DVD和闪存分配418

17.5文件系统、卷、磁盘、分区和存储池418

17.6目录结构420

17.6.1树形结构目录422

17.6.2无环图目录423

17.7网络文件访问426

17.8存储区域网427

17.9文件保护429

17.10日志文件系统430

小结与回顾430

扩展阅读431

复习题431

习题432

第18章 内部操作系统434

18.0引言434

18.1基本的操作系统需求435

18.2启动操作系统：引导程序438

18.3进程和线程440

18.3.1进程创建442

18.3.2进程状态443

18.3.3线程444

18.4基本的加载和执行操作445

18.5 CPU调度和派遣446

18.5.1高级调度器447

18.5.2派遣技术447

18.5.3非抢占式派遣算法449

18.5.4抢占式派遣算法449

18.6内存管理450

18.7虚拟存储452

18.7.1概述452

18.7.2页和帧453

18.7.3虚拟存储的概念457

18.7.4页故障458

18.7.5工作集与局部性概念459

18.7.6页共享460

18.7.7页替换算法461

18.7.8颠簸464

18.7.9页表的实现464

18.7.10分段466

18.7.11进程隔离466

18.8辅存调度466

18.8.1先来先服务调度467

18.8.2最短距离优先调度467

18.8.3扫描调度467

18.8.4 n步c扫描调度467

18.9网络操作系统服务469

18.10其他操作系统的问题470

18.10.1死锁470

18.10.2其他问题471

18.11虚拟机472

小结与回顾473

扩展阅读474

复习题474

习题475

参考文献？479