現(xiàn)代計算機系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)（原書第5版）

出版者的話

譯者序

前言

第一部分　計算機系統(tǒng)概述

第1章　計算機和系統(tǒng) 3

1.0　引言 3

1.1　起點 6

1.2　計算機系統(tǒng)的組成 8

1.2.1　硬件組件 9

1.2.2　軟件組件 11

1.2.3　通信組件 12

1.2.4　計算機系統(tǒng) 12

1.3　虛擬化的概念 14

1.4　協(xié)議和標準 14

1.5　本書概覽 15

1.6　計算機體系結(jié)構(gòu)簡史 16

1.6.1　早期工作 17

1.6.2　計算機硬件 18

1.6.3　操作系統(tǒng) 20

1.6.4　通信、網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng) 24

小結(jié)與回顧 25

擴展閱讀 25

復(fù)習題 26

習題 26

第2章　系統(tǒng)概念和系統(tǒng)架構(gòu)簡介 27

2.0　引言 27

2.1　系統(tǒng)的一般概念 27

2.2　IT系統(tǒng)的架構(gòu) 32

2.2.1　分布式處理系統(tǒng) 34

2.2.2　系統(tǒng)架構(gòu)師的作用 42

2.2.3　谷歌：系統(tǒng)架構(gòu)實例 42

2.2.4另一個實例：Facebook的應(yīng)用架構(gòu) 45

小結(jié)與回顧 46

擴展閱讀 47

復(fù)習題 47

習題 47

第二部分　計算機中的數(shù)據(jù)

第3章　數(shù)值系統(tǒng) 51

3.0　引言 51

3.1　作為物理表示的數(shù)值 51

3.2　不同進制的計數(shù) 52

3.3　不同進制下的算術(shù)運算 55

3.4　不同進制下的數(shù)值轉(zhuǎn)換 57

3.5　十六進制數(shù)和算術(shù) 59

3.6　特殊轉(zhuǎn)換情況—相關(guān)的進制 60

3.7　小數(shù) 61

3.8　混合數(shù)值轉(zhuǎn)換 65

小結(jié)與回顧 65

擴展閱讀 66

復(fù)習題 66

習題 67

第4章　數(shù)據(jù)格式 70

4.0　引言 70

4.1　概述 70

4.2　字母字符數(shù)據(jù) 72

4.3　可視數(shù)據(jù) 77

4.3.1　位圖圖像 78

4.3.2　對象圖像 81

4.3.3　將字符表示為圖像 83

4.3.4　視頻圖像 84

4.4　音頻數(shù)據(jù) 85

4.5　數(shù)據(jù)壓縮 87

4.6　頁面描述語言 89

4.7　計算機內(nèi)部的數(shù)據(jù)格式 89

小結(jié)與回顧 91

擴展閱讀 92

復(fù)習題 92

習題 93

第5章　數(shù)值數(shù)據(jù)表示 96

5.0　引言 96

5.1無符號二進制數(shù)和二進制編碼的十進制表示 96

5.2　有符號整型數(shù)的表示 99

5.2.1　符號-幅值表示法 99

5.2.2以9為基的十進制補碼表示和以1為基的二進制補碼表示 101

5.2.3　10的補碼和2的補碼 105

5.2.4　溢出條件和進位條件 107

5.2.5　其他進制 108

5.2.6　補碼數(shù)值的規(guī)則小結(jié) 109

5.3　實數(shù) 109

5.3.1　指數(shù)記數(shù)法回顧 109

5.3.2　浮點數(shù)格式 111

5.3.3　規(guī)格化和浮點數(shù)的格式化 113

5.3.4　編程實例 114

5.3.5　浮點數(shù)計算 115

5.3.6　計算機中的浮點數(shù) 117

5.3.7　十進制和二進制之間的轉(zhuǎn)換 119

5.4　編程注意事項 120

小結(jié)與回顧 120

擴展閱讀 121

復(fù)習題 121

習題 122

第三部分　計算機體系結(jié)構(gòu)和硬件操作

第6章　“小伙計”計算機 129

6.0　引言 129

6.1　“小伙計”計算機的結(jié)構(gòu) 129

6.2　“小伙計”計算機的操作 130

6.3　一個簡單的程序 132

6.4　一個擴展的指令集 133

6.5　指令周期 135

6.6　關(guān)于計算機體系結(jié)構(gòu)的說明 138

小結(jié)與回顧 138

復(fù)習題 138

習題 139

第7章　CPU和內(nèi)存 141

7.0　引言 141

7.1　CPU的組成 142

7.2　寄存器的概念 143

7.3　內(nèi)存單元 145

7.3.1　內(nèi)存的操作 145

7.3.2　內(nèi)存容量和尋址限制 148

7.3.3　主存的特征和實現(xiàn) 149

7.4　“取-執(zhí)行”指令周期 150

7.5　總線 153

7.6　指令類型 156

7.6.1數(shù)據(jù)移動指令 157

7.6.2　算術(shù)指令 159

7.6.3　布爾邏輯指令 159

7.6.4　單操作數(shù)操作指令 159

7.6.5　位操作指令 160

7.6.6　移位和循環(huán)移位指令 160

7.6.7　程序控制指令 161

7.6.8　棧指令 161

7.6.9　多數(shù)據(jù)指令 164

7.6.10　其他指令 164

7.7　指令字格式 165

7.8　指令字的需求和約束 166

小結(jié)與回顧 168

擴展閱讀 169

復(fù)習題 169

習題 170

第8章CPU和內(nèi)存：設(shè)計、增強和實現(xiàn) 172

8.0　引言 172

8.1　CPU的架構(gòu) 173

8.1.1　概述 173

8.1.2　傳統(tǒng)的現(xiàn)代架構(gòu) 173

8.2　CPU的特征與增強 174

8.2.1　概述 174

8.2.2“取-執(zhí)行”周期的時序問題 175

8.2.3　一種改進CPU性能的模型 176

8.2.4標量和超標量處理器的組成 179

8.3　內(nèi)存增強 182

8.3.1　寬路徑內(nèi)存訪問 183

8.3.2　內(nèi)存交叉 183

8.3.3　Cache存儲器 184

8.4　現(xiàn)代超標量CPU 187

8.5　多處理技術(shù) 189

8.6　關(guān)于實現(xiàn)的幾點評述 191

小結(jié)與回顧 192

擴展閱讀 192

復(fù)習題 193

習題 194

第9章　輸入/輸出 196

9.0　引言 196

9.1　典型I/O設(shè)備的特性 197

9.2　編程式I/O 201

9.3　中斷 203

9.3.1　服務(wù)中斷 203

9.3.2　中斷的使用 204

9.3.3　多重中斷和優(yōu)先次序 208

9.4　直接內(nèi)存訪問 211

9.5　I/O控制器 214

小結(jié)與回顧 215

擴展閱讀 215

復(fù)習題 216

習題 216

第10章　計算機外設(shè) 218

10.0　引言 218

10.1　存儲的層次 219

10.2　固態(tài)存儲器 220

10.3　磁盤 221

10.4　光盤存儲 227

10.5　磁帶 229

10.6　顯示器 230

10.6.1　顯示器的基本設(shè)計 230

10.6.2　圖形處理單元 232

10.6.3　液晶顯示技術(shù) 234

10.6.4　OLED顯示技術(shù) 234

10.7　打印機 235

10.7.1　激光打印機 236

10.7.2　噴墨打印機 236

10.8　用戶輸入設(shè)備 237

10.8.1　鍵盤