计算机系统原理(2023年版)

目录 组编前言 计算机系统原理自学考试大纲 大纲前言 Ⅰ 课程性质与课程目标 Ⅱ 考核目标 Ⅲ 课程内容与考核要求 Ⅳ 关于大纲的说明与考核实施要求 Ⅴ 题型举例 Ⅵ 题型举例参考答案 后记 计算机系统原理 编者的话 第1章计算机系统概述 11计算机基本工作原理 111冯·诺依曼结构基本思想 112程序和指令的执行过程 12程序的开发与运行 121程序设计语言和翻译程序 122从源程序到可执行文件 123可执行文件的启动和执行 13计算机系统的层次结构 131计算机系统抽象层的转换 132计算机系统的不同用户 133计算机系统核心层之间的 关联 14计算机系统性能评价 141计算机性能的测试 142用指令执行速度进行性能 评估 143用基准程序进行性能评估 本章小结 习题 第2章数据的表示和运算 21数制和编码 211信息的二进制编码 212进位记数制 213定点数的编码表示 22整数的表示 221无符号整数的表示 222带符号整数的表示 223C语言中的整数类型 23实数的表示 231浮点数的表示格式 232IEEE 754浮点数标准 233C语言中的浮点数类型 24非数值数据的编码表示 241逻辑值 242西文字符 243汉字字符 25数据的长度单位与排列 251数据的宽度和单位 252数据的存储和排列顺序 26加法器和算术逻辑部件 261全加器和加法器 262带标志加法器 263补码加减运算器 264算术逻辑部件 27定点数乘除运算 271无符号数乘法运算 272原码乘法运算 273补码乘法运算 274无符号数除法运算 275原码除法运算 276补码除法运算 277整数的乘除运算 28浮点数运算 281浮点数加减运算 282浮点数乘除运算 本章小结 习题 第3章程序的转换及机器级表示 31程序转换概述 311机器指令及汇编指令 312指令集体系结构 313指令系统设计风格 314生成机器代码的过程 32IA-32指令系统概述 321数据类型及其格式 322寄存器组织和寻址方式 323机器指令格式 33IA-32常用指令类型及其操作 331传送指令 332定点算术运算指令 333按位运算指令 334程序执行流控制指令 34C语言程序的机器级表示 341过程调用的机器级表示 342选择语句的机器级表示 343循环结构的机器级表示 35复杂数据类型的分配和访问 351数组的分配和访问 352结构体数据的分配和访问 353联合体数据的分配和访问 354数据的对齐方式 36兼容IA-32的64位系统 361x86-64的基本特点 362x86-64的过程调用 363x86-64的基本指令和 对齐 本章小结 习题 第4章可执行文件的生成与加载 执行 41可执行文件生成概述 411预处理、编译和汇编 412程序的链接过程 42目标文件格式 421ELF目标文件格式 422可重定位目标文件格式 423可执行目标文件格式 424可执行文件的存储器映像 43符号解析与重定位 431符号和符号表 432符号解析和静态链接 433重定位过程 434动态链接 44可执行文件的加载 441程序和进程的概念 442进程的虚拟地址空间 443execve函数和main函数 444fork函数和程序的启动 加载 45程序的执行和中央处理器 451 程序及指令的执行过程 452CPU的基本功能和组成 453打断程序正常执行的事件 454异常和中断的响应过程 455指令流水线的基本概念 本章小结 习题 第5章程序的存储访问 51存储器概述 511存储器的分类 512主存储器的组成和基本 操作 513存储器的层次化结构 514程序访问的局部性 52主存与CPU的连接及读/写 操作 521主存芯片技术 522主存与CPU的连接 523装入/存储指令的操作 过程 53硬盘存储器 531 磁盘存储器的结构 532磁盘存储器的性能指标 533磁盘存储器的连接 *534闪速存储器和U盘 *535固态硬盘 54高速缓冲存储器 541cache的基本工作原理 542cache行和主存块之间的 映射方式 543cache中主存块的替换 算法 544cache的写策略 545cache和程序性能 55虚拟存储器 551虚拟存储器的基本概念 552虚拟地址空间 553虚拟存储器的实现 554存储保护 *56实例：Intel Core i7+Linux存储 系统 561Core i7的层次化存储器 结构 562Core i7的地址转换机制 563Linux系统的虚拟存储 管理 本章小结 习题 第6章程序中I/O操作的实现 61I/O子系统概述 62用户空间I/O软件 621用户程序中的I/O函数 622文件的基本概念 623系统级I/O函数 624C标准I/O库函数 63内核空间I/O软件 631设备无关I/O软件层 632设备驱动程序 633中断服务程序 64I/O硬件与软件的接口 641输入/输出设备 642基于总线的互连结构 643I/O接口的功能和结构 644I/O端口及其编址 645中断系统 本章小结 习题 参考文献 后记