第1章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述
1．1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的定義和類別
1．1．1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的定義
1．1．2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的類別
1．2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的抽象層次
1．2．1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)

第1章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述1
1.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的定義和類別1
1.1.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的定義1
1.1.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的類別5
1.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的抽象層次7
1.2.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)7
1.2.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的不同用戶9
1.2.3馮·諾依曼架構(gòu)11
1.2.4程序的編譯及執(zhí)行過(guò)程14
1.3計(jì)算機(jī)性能16
1.3.1性能的指標(biāo)和度量16
1.3.2CPU性能17
1.3.3指令性能18
1.3.4實(shí)例: 處理器性能評(píng)測(cè)21
小結(jié)22
習(xí)題23
第2章組合電路與時(shí)序電路25
2.1組合電路25
2.1.1真值表26
2.1.2布爾代數(shù)26
2.1.3邏輯圖27
2.1.4組合電路分析28
2.2時(shí)序電路31
2.2.1SR鎖存器32
2.2.2觸發(fā)器的觸發(fā)方式34
2.2.3觸發(fā)器的邏輯功能37
2.3計(jì)算機(jī)子系統(tǒng)40
2.3.1CPU子系統(tǒng)40

2.3.2總線45
2.3.3內(nèi)存子系統(tǒng)47
〖3〗計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)與實(shí)踐(微課版)目錄〖3〗小結(jié)49
習(xí)題49
第3章處理器體系結(jié)構(gòu)52
3.1指令集體系結(jié)構(gòu)52
3.1.1精簡(jiǎn)指令集與復(fù)雜指令集52
3.1.2二進(jìn)制翻譯55
3.2LoongArch指令系統(tǒng)概述57
3.2.1LoongArch指令的編碼與匯編助記格式57
3.2.2LoongArch的寄存器組59
3.2.3LoongArch的尋址方式62
3.3LoongArch32指令集65
3.3.1數(shù)據(jù)處理指令65
3.3.2轉(zhuǎn)移指令74
3.3.3訪存指令76
3.3.4柵障指令79
3.3.5浮點(diǎn)處理指令80
3.3.6特權(quán)指令81
3.3.7其他雜項(xiàng)指令87
3.4匯編語(yǔ)言源程序格式88
3.4.1匯編語(yǔ)言程序的結(jié)構(gòu)89
3.4.2匯編語(yǔ)言的行構(gòu)成91
3.4.3偽指令92
3.4.4宏指令95
3.5匯編語(yǔ)言機(jī)器級(jí)表示97
3.5.1過(guò)程調(diào)用的機(jī)器級(jí)表示97
3.5.2選擇語(yǔ)句的機(jī)器級(jí)表示100
3.5.3循環(huán)結(jié)構(gòu)的機(jī)器級(jí)表示104
小結(jié)108
習(xí)題109
第4章程序的加載與運(yùn)行111
4.1可執(zhí)行目標(biāo)文件的生成111
4.1.1編譯112
4.1.2匯編113
4.1.3鏈接115
4.2可執(zhí)行目標(biāo)文件的運(yùn)行117
4.2.1加載118
4.2.2程序執(zhí)行過(guò)程121
4.2.3指令執(zhí)行介紹123
4.3流水線技術(shù)125
4.3.1流水線方式126
4.3.2指令流水線127
4.3.3流水線存在的問(wèn)題129
4.3.4流水線與異常處理133
4.3.5流水線優(yōu)化技術(shù)133
小結(jié)139
習(xí)題140
第5章數(shù)據(jù)的機(jī)器級(jí)表示和運(yùn)算142
5.1數(shù)據(jù)類型及編碼方式概述142
5.1.1數(shù)值數(shù)據(jù)及其編碼方式143
5.1.2非數(shù)值數(shù)據(jù)及其編碼方式144
5.1.3進(jìn)位記數(shù)制146
5.2整數(shù)的表示150
5.2.1無(wú)符號(hào)數(shù)編碼150
5.2.2有符號(hào)數(shù)編碼150
5.3整數(shù)運(yùn)算154
5.3.1移位運(yùn)算154
5.3.2加減法運(yùn)算155
5.3.3乘法運(yùn)算157
5.3.4除法運(yùn)算166
5.4浮點(diǎn)數(shù)表示與運(yùn)算170
5.4.1浮點(diǎn)表示法170
5.4.2浮點(diǎn)數(shù)計(jì)算173
小結(jié)174
習(xí)題175
第6章層次化結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)176
6.1存儲(chǔ)技術(shù)176
6.1.1存儲(chǔ)器176
6.1.2存儲(chǔ)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)178
6.2局部性原理與層次化存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)180
6.2.1局部性180
6.2.2存儲(chǔ)器層次結(jié)構(gòu)182
6.3高速緩沖存儲(chǔ)器183
6.3.1Cache的基本工作原理183
6.3.2Cache�仓鞔娴刂酚成�184
6.3.3Cache替換策略191
6.3.4Cache寫策略192
6.3.5Cache存儲(chǔ)器的性能分析194
6.3.6Cache與程序性能197
6.4虛擬存儲(chǔ)器200
6.4.1虛擬存儲(chǔ)器概述200
6.4.2頁(yè)式存儲(chǔ)管理202
6.4.3段式虛擬存儲(chǔ)管理209
6.4.4段頁(yè)式存儲(chǔ)管理211
6.5外部存儲(chǔ)器214
6.5.1磁盤存儲(chǔ)器214
6.5.2閃存存儲(chǔ)器218
6.5.3新型非易失性存儲(chǔ)器222
6.6I/O系統(tǒng)225
6.6.1I/O系統(tǒng)的定義與組成225
6.6.2I/O軟硬件層次結(jié)構(gòu)227
6.6.3Linux中的I/O棧239
小結(jié)241
習(xí)題243
第7章異�？刂屏�246
7.1進(jìn)程246
7.1.1進(jìn)程的概念247
7.1.2進(jìn)程的邏輯控制流248
7.1.3進(jìn)程的私有地址空間249
7.1.4進(jìn)程的上下文切換251
7.1.5進(jìn)程的控制252
7.2異常和中斷的概念254
7.2.1基本概念254
7.2.2異常255
7.2.3中斷259
7.3異常和中斷的響應(yīng)過(guò)程261
7.4LoongArch指令系統(tǒng)中的異常和中斷264
7.4.1相關(guān)控制狀態(tài)寄存器264
7.4.2異常的處理267
7.4.3中斷的處理269
小結(jié)270
習(xí)題271
第8章實(shí)踐部分273
8.1龍芯平臺(tái)初探273
8.1.1實(shí)驗(yàn)背景273
8.1.2實(shí)驗(yàn)?zāi)康?73
8.1.3實(shí)驗(yàn)要求273
8.1.4實(shí)驗(yàn)步驟273
8.2文件讀寫及加解密278
8.2.1實(shí)驗(yàn)背景278
8.2.2實(shí)驗(yàn)?zāi)康?79
8.2.3實(shí)驗(yàn)要求279
8.2.4實(shí)驗(yàn)步驟279
8.3二進(jìn)制炸彈拆除281
8.3.1實(shí)驗(yàn)背景281
8.3.2實(shí)驗(yàn)?zāi)康?82
8.3.3實(shí)驗(yàn)要求282
8.3.4實(shí)驗(yàn)步驟282
8.4簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)模擬器286
8.4.1實(shí)驗(yàn)背景286
8.4.2實(shí)驗(yàn)?zāi)康?87
8.4.3實(shí)驗(yàn)要求287
8.4.4實(shí)驗(yàn)步驟287
8.5設(shè)計(jì)LoongArch五級(jí)流水線模擬器中的Cache306
8.5.1實(shí)驗(yàn)背景306
8.5.2實(shí)驗(yàn)?zāi)康?07
8.5.3實(shí)驗(yàn)要求307
8.5.4實(shí)驗(yàn)步驟309
參考文獻(xiàn)327

1．2．2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的不同用戶
1．2．3 馮·諾依曼架構(gòu)
1．2．4 程序的編譯及執(zhí)行過(guò)程
1．3 計(jì)算機(jī)性能
1．3．1 性能的指標(biāo)和度量
1．3．2 CPU性能
1．3．3 指令性能
1．3．4 實(shí)例：處理器性能評(píng)測(cè)
小結(jié)
習(xí)題

第2章 組合電路與時(shí)序電路
2．1 組合電路
2．1．1 真值表
2．1．2 布爾代數(shù)
2．1．3 邏輯圖
2．1．4 組合電路分析
2．2 時(shí)序電路
2．2．1 SR鎖存器
2．2．2 觸發(fā)器的觸發(fā)方式
2．2．3 觸發(fā)器的邏輯功能
2．3 計(jì)算機(jī)子系統(tǒng)
2．3．1 CPU子系統(tǒng)
2．3．2 總線
2．3．3 內(nèi)存子系統(tǒng)
小結(jié)
習(xí)題

第3章 處理器體系結(jié)構(gòu)
3．1 指令集體系結(jié)構(gòu)
3．1．1 精簡(jiǎn)指令集與復(fù)雜指令集
3．1．2 二進(jìn)制翻譯
3．2 LoongArch指令系統(tǒng)概述
3．2．1 LoongArch指令的編碼與匯編助記格式
3．2．2 LoongArch的寄存器組
3．2．3 LoongArch的尋址方式
3．3 LoongArch32指令集
3．3．1 數(shù)據(jù)處理指令
3．3．2 轉(zhuǎn)移指令
3．3．3 訪存指令
3．3．4 柵障指令
3．3．5 浮點(diǎn)處理指令
3．3．6 特權(quán)指令
3．3．7 其他雜項(xiàng)指令
3．4 匯編語(yǔ)言源程序格式
3．4．1 匯編語(yǔ)言程序的結(jié)構(gòu)
3．4．2 匯編語(yǔ)言的行構(gòu)成
3．4．3 偽指令
3．4．4 宏指令
3．5 匯編語(yǔ)言機(jī)器級(jí)表示
3．5．1 過(guò)程調(diào)用的機(jī)器級(jí)表示
3．5．2 選擇語(yǔ)句的機(jī)器級(jí)表示
3．5．3 循環(huán)結(jié)構(gòu)的機(jī)器級(jí)表示
小結(jié)
習(xí)題

第4章 程序的加載與運(yùn)行
4．1 可執(zhí)行目標(biāo)文件的生成
4．1．1 編譯
4．1．2 匯編
4．1．3 鏈接
4．2 可執(zhí)行目標(biāo)文件的運(yùn)行
……
第5章 數(shù)據(jù)的機(jī)器級(jí)表示和運(yùn)算
第6章 層次化結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)
第7章 異�？刂屏�
第8章 實(shí)踐部分
參考文獻(xiàn)