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第1章 微处理机系统概论1

1.1 微处理机的发展1

目录1

1.2 计算机系统组成及层次结构5

1.2.1 计算机硬件的组成5

1.2.2 计算机系统的层次结构16

1.3 计算机的工作过程21

1.3.1 指令周期21

1.3.3 中断指令周期22

1.3.2 取指周期和执行周期22

1.4 数据单位表示23

1.4.1 常用术语23

1.4.2 表示存储器容量的计量单位24

1.4.3 编址与寻址25

1.5 微型计算机主要性能指标25

习题26

2.1.1 Pentium微处理机常用术语29

第2章 当代典型微处理机——Pentium系统结构与原理29

2.1 概述29

2.1.2 Pentium微处理机操作方式31

2.2 CISC和RISC31

2.2.1 复杂指令系统计算机——CISC31

2.2.2 精简指令系统计算机——RISC32

2.3 Pentium寄存器33

2.3.1 基本体系结构寄存器34

2.3.2 系统级寄存器39

2.4 Pentium CPU系统原理44

2.4.1 技术配置44

2.4.2 体系结构44

2.5 Pentium新技术47

2.5.1 新型体系结构47

2.5.2 Pentium采用的新技术48

2.6.2 Pentium浮点流水线51

2.6 流水线技术51

2.6.1 Pentium整数流水线51

2.6.3 指令流水线52

2.6.4 指令预取57

2.6.5 指令配对规则57

2.7 指令格式与寻址方式58

2.7.1 指令格式58

2.7.2 寻址方式61

2.8 数据类型67

习题69

第3章 汇编语言程序设计71

3.1 汇编语言基础71

3.1.1 汇编语言概述71

3.1.2 汇编语言语句格式72

3.2 汇编语言程序结构78

3.2.1 源程序结构78

3.2.2 伪操作语句79

3.2.3 宏操作86

3.3 汇编程序设计87

3.3.1 顺序结构程序设计87

3.3.2 分支结构程序设计88

3.3.3 循环结构程序设计93

3.3.4 子程序100

3.3.5 中断108

习题111

第4章 存储系统113

4.1 存储系统综述113

4.1.1 存储器系统113

4.1.2 存储管理114

4.1.3 存储器结构116

4.2 半导体存储器116

4.2.1 随机存取存储器117

4.3 虚拟存储技术118

4.3.1 虚拟存储技术简介118

4.2.3 内存储器的主要性能指标118

4.2.2 只读存储器118

4.3.2 分段存储管理技术120

4.3.3 分页存储管理技术133

4.3.4 段与页转换组合技术140

4.4 高速缓冲存储器（Cache）143

4.4.1 Cache简介143

4.4.2 Cache配置方案147

4.4.3 影响Cache性能的因素150

4.4.4 Cache大小规模和性能151

4.4.5 缔合方式和性能152

4.4.6 Cache替换算法与规则156

4.4.7 一致性协议157

4.4.8 二级Cache158

习题160

5.1.1 总线的概念163

5.1 总线简述163

第5章 总线技术163

5.1.2 总线标准的四个特性165

5.1.3 总线分类165

5.1.4 总线操作167

5.1.5 总线配置结构169

5.2 数据传送机制171

5.2.1 实际存储器和I/O接口171

5.2.2 数据传送机制172

5.2.3 与8位、16位、32位和64位存储器接口173

5.3 总线周期176

5.3.1 单传送周期176

5.3.2 成组周期178

5.3.3 中断确认周期179

5.3.4 专用总线周期180

5.4 PCI总线181

5.4.1 PCI局部总线的特征181

5.4.2 即插即用182

5.4.3 PCI接插件183

5.4.5 使用PCI的微处理机系统184

5.4.6 PCI总线操作184

5.4.4 PCI性能184

5.4.7 总线命令186

5.4.8 DMA和中断186

5.4.9 PCI适配器187

5.4.10 PCI总线信号187

习题189

6.1.1 概述191

第6章 中断191

6.1 中断的概念191

6.1.2 中断系统192

6.2 异常与中断194

6.2.1 中断源分类194

6.2.2 中断控制器195

6.2.3 异常和中断向量196

6.2.4 指令的重新启动196

6.3.3 RF对调试故障的屏蔽197

6.3.2 IF屏蔽INTR197

6.3 允许及禁止中断197

6.3.1 不可屏蔽中断的屏蔽197

6.3.4 堆栈段中的异常和中断的屏蔽198

6.4 中断描述符表198

6.4.1 异常和中断同时存在时的优先级198

6.4.2 中断描述符表199

6.4.3 中断描述符表内描述符200

6.5 中断任务和中断过程201

6.5.1 中断过程201

6.5.2 中断任务203

6.6 错误代码204

6.7 异常和错误小结204

习题206

第7章 输入输出控制207

7.1 I/O寻址方式与I/O端口地址209

7.1.1 PC机I/O寻址方式209

7.1.2 I/O端口地址210

7.2 程序控制I/O方式212

7.2.1 程序设计技术212

7.2.2 可编程外围设备接口82C55A213

7.3 中断控制I/O方式224

7.3.1 中断及处理过程224

7.3.2 可编程中断控制器82C59A226

7.4 DMA I/O控制234

7.4.1 DMA I/O控制方式234

7.4.2 DMA I/O控制器82C37A236

习题245

第8章 外设接口247

8.1 接口技术基础247

8.1.1 概述247

8.1.2 接口的功能和组成247

8.1.3 接口类型250

8.2 串行接口251

8.2.2 串行接口标准252

8.2.1 串行数据的传送方式252

8.2.3 RS-232C接口255

8.3 并行接口257

8.3.1 并行接口简介257

8.3.2 并行接口82C55A259

8.4 SCSI接口264

8.4.1 SCSI接口的操作步骤265

8.4.2 SCSI接口的操作信号266

8.4.3 SCSI接口信息268

8.4.4 SCSI接口命令269

8.5 USB271

8.5.1 USB接口271

8.5.2 USB特点271

8.5.3 USB硬件结构273

8.5.4 USB系统软件274

8.5.5 USB协议274

8.5.6 USB传输过程275

8.5.7 Windows系统对USB的支持278

8.6 FireWire串行总线278

8.6.1 特点278

8.6.2 FireWire配置279

8.6.3 FireWire协议279

8.6.4 事务处理过程281

习题282

9.1.1 键盘的组成285

9.1 键盘285

第9章 常用输入设备285

9.1.2 键盘的分类286

9.1.3 键盘的工作原理287

9.2 鼠标器287

9.2.1 鼠标器的分类288

9.2.2 鼠标器的工作原理289

9.2.3 鼠标器的主要性能指标290

9.3.2 笔输入设备的分类291

9.3 笔输入设备291

9.3.1 笔输入设备的组成291

9.4 扫描仪292

9.4.1 扫描仪的结构和工作原理292

9.4.2 扫描仪的分类293

9.4.3 扫描仪的主要性能指标294

9.4.4 扫描仪的接口294

9.5 数字照相机295

9.5.1 数字照相机的基本结构295

9.5.2 数字照相机的主要性能指标297

9.5.3 数字照相机的分类298

9.6 声音输入设备299

9.6.1 音乐合成299

9.6.2 声音卡300

9.6.3 MIDI输入设备301

9.7 视频输入设备302

9.7.1 视频卡302

9.7.2 数字摄像头和数字摄像机305

习题306

第10章 常用输出设备309

10.1 显示器309

10.1.1 显示器的分类309

10.1.2 显示器的工作原理310

10.1.3 显示器的主要性能指标312

10.1.4 显示控制卡的作用、结构和工作原理314

10.2.1 针式打印机315

10.2 打印机315

10.2.2 激光印字机316

10.2.3 喷墨打印机318

10.2.4 打印机的主要性能指标319

10.3 绘图仪320

10.3.1 绘图仪的工作原理320

10.3.2 绘图仪的分类320

10.3.3 绘图仪的主要性能指标321

10.4.2 音箱322

10.4 声音输出设备322

10.4.1 3D环绕声的生成322

习题325

第11章 高档Pentium329

11.1 高能奔腾——Pentium Pro329

11.1.1 RISC技术329

11.1.2 新型体系结构330

11.1.3 Pentium Pro新技术331

11.1.4 Pentium Pro内部结构331

11.1.5 Pentium Pro流水线333

11.1.6 指令译码操作334

11.1.7 寄存器重命名技术335

11.1.8 乱序执行技术335

11.1.9 退出流水线操作336

11.2 多能奔腾——Pentium MMX337

11.2.1 MMX技术简介338

11.2.3 简单的乘——累加操作339

11.2.2 体系结构的改进339

11.2.4 应用340

11.3 二代奔腾——PentiumⅡ341

11.3.1 综述341

11.3.2 体系结构的增强342

11.3.3 PentiumⅡ的流水线343

11.3.4 PentiumⅡ的Cache344

11.3.5 指令预取部件和译码部件345

11.3.6 重新排序缓冲存储器347

11.3.7 调度发送／执行部件347

11.3.8 恢复部件348

11.3.9 分支转移预测348

11.4 多能奔腾二代——Pentium Ⅲ349

11.4.1 PentiumⅢ的高性能350

11.4.2 PentiumⅢ的低成本351

11.4.3 SSE指令351

11.4.4 PentiumⅢ的微体系结构354

11.4.5 微处理机序列号356

11.5 Pentium 4360

11.5.1 Pentium 4采用的新技术360

11.5.2 Pentium 4的NetBurst微体系结构361

11.5.3 超级流水线技术363

11.5.4 高速的系统总线364

11.5.5 执行追踪功能的一级Cache364

11.5.6 高级动态执行机制365

11.5.7 高速执行引擎367

11.5.8 先进传输机制的二级Cache368

11.5.9 浮点部件和多媒体部件的性能增强368

11.5.10 SIMD指令集368

11.5.11 数据预取逻辑369

11.5.12 用于测试和性能监视的配置369

习题369

附录A Pentium指令系统371

参考文献383