現代電腦系統與網絡（原書第5版） The Architecture of Computer Hardware, Systems Software, & Networking: An Information Technology Approach

出版者的話
譯者序
前言
第一部分　計算機系統概述
第1章　計算機和系統 3
1.0　引言 3
1.1　起點 6
1.2　計算機系統的組成 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 12
1.3　虛擬化的概念 14
1.4　協議和標準 14
1.5　本書概覽 15
1.6　計算機體系結構簡史 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 20
1.6.4　通信、網絡和互聯網 24
小結與回顧 25
擴展閱讀 25
複習題 26
習題 26
第2章　系統概念和系統架構簡介 27
2.0　引言 27
2.1　系統的一般概念 27
2.2　IT系統的架構 32
2.2.1　分佈式處理系統 34
2.2.2　系統架構師的作用 42
2.2.3　谷歌：系統架構實例 42
2.2.4 另一個實例：Facebook的應用架構 45
小結與回顧 46
擴展閱讀 47
複習題 47
習題 47
第二部分　計算機中的數據
第3章　數值系統 51
3.0　引言 51
3.1　作為物理表示的數值 51
3.2　不同進制的計數 52
3.3　不同進制下的算術運算 55
3.4　不同進制下的數值轉換 57
3.5　十六進制數和算術 59
3.6　特殊轉換情況—相關的進制 60
3.7　小數 61
3.8　混合數值轉換 65
小結與回顧 65
擴展閱讀 66
複習題 66
習題 67
第4章　數據格式 70
4.0　引言 70
4.1　概述 70
4.2　字母字符數據 72
4.3　可視數據 77
4.3.1　位圖圖像 78
4.3.2　對像圖像 81
4.3.3　將字符表示為圖像 83
4.3.4　視頻圖像 84
4.4　音頻數據 85
4.5　數據壓縮 87
4.6　頁面描述語言 89
4.7　計算機內部的數據格式 89
小結與回顧 91
擴展閱讀 92
複習題 92
習題 93
第5章　數值數據表示 96
5.0　引言 96
5.1 無符號二進制數和二進制編碼的十進製表示 96
5.2　有符號整型數的表示 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　補碼數值的規則小結 109
5.3　實數 109
5.3.1　指數記數法回顧 109
5.3.2　浮點數格式 111
5.3.3　規格化和浮點數的格式化 113
5.3.4　編程實例 114
5.3.5　浮點數計算 115
5.3.6　計算機中的浮點數 117
5.3.7　十進制和二進制之間的轉換 119
5.4　編程注意事項 120
小結與回顧 120
擴展閱讀 121
複習題 121
習題 122
第三部分　計算機體系結構和硬件操作
第6章　“小伙計”計算機 129
6.0　引言 129
6.1　“小伙計”計算機的結構 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　關於計算機體系結構的說明 138
小結與回顧 138
複習題 138
習題 139
第7章　CPU和內存 141
7.0　引言 141
7.1　CPU的組成 142
7.2　寄存器的概念 143
7.3　內存單元 145
7.3.1　內存的操作 145
7.3.2　內存容量和尋址限制 148
7.3.3　主存的特徵和實現 149
7.4　“取-執行”指令周期 150
7.5　總線 153
7.6　指令類型 156
7.6.1 數據移動指令 157
7.6.2　算術指令 159
7.6.3　布爾邏輯指令 159
7.6.4　單操作數操作指令 159
7.6.5　位操作指令 160
7.6.6　移位和循環移位指令 160
7.6.7　程序控制指令 161
7.6.8　棧指令 161
7.6.9　多數據指令 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
小結與回顧 168
擴展閱讀 169
複習題 169
習題 170
第8章 CPU和內存：設計、增強和實現 172
8.0　引言 172
8.1　CPU的架構 173
8.1.1　概述 173
8.1.2　傳統的現代架構 173
8.2　CPU的特徵與增強 174
8.2.1　概述 174
8.2.2 “取-執行”週期的時序問題 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　內存增強 182
8.3.1　寬路徑內存訪問 183
8.3.2　內存交叉 183
8.3.3　Cache存儲器 184
8.4　現代超標量CPU 187
8.5　多處理技術 189
8.6　關於實現的幾點評述 191
小結與回顧 192
擴展閱讀 192
複習題 193
習題 194
第9章　輸入/輸出 196
9.0　引言 196
9.1　典型I/O設備的特性 197
9.2　編程式I/O 201
9.3　中斷 203
9.3.1　服務中斷 203
9.3.2　中斷的使用 204
9.3.3　多重中斷和優先次序 208
9.4　直接內存訪問 211
9.5　I/O控制器 214
小結與回顧 215
擴展閱讀 215
複習題 216
習題 216
第10章　計算機外設 218
10.0　引言 218
10.1　存儲的層次 219
10.2　固態存儲器 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　顯示器的基本設計 230
10.6.2　圖形處理單元 232
10.6.3　液晶顯示技術 234
10.6.4　OLED顯示技術 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　用戶輸入設備 237
10.8.1　鍵盤 237
10.8.2　點擊設備 238
10.8.3　其他字母數字輸入方法 238
10.8.4　掃描儀 240
10.8.5　多媒體輸入 240
10.8.6　移動設備 241
10.9　網絡通信設備 242
小結與回顧 242
擴展閱讀 243
複習題 243
習題 244
第11章　現代計算機系統 246
11.0　引言 246
11.1　集成各部分 248
11.2　系統架構 252
11.2.1　基本的系統互連需求 252
11.2.2　總線I/O 254
11.2.3　信道架構 257
11.2.4　分界線模糊化 258
11.3　計算機互連概述 258
11.4　機群 259
11.4.1　概述 259
11.4.2　分類和配置 259
11.4.3　Beowulf機群 261
11.5　高性能計算 262
小結與回顧 262
擴展閱讀 263
複習題 263
習題 264
第四部分　網絡和數據通信
第12章　網絡和數據通信概論 267
12.0　引言 267
12.1 網絡對商業過程及用戶訪問知識和服務的影響 268
12.2　數據通信的簡單視圖 269
12.3　數據通信的基本概念 271
12.3.1　報文 272
12.3.2　包 272
12.3.3　一般的信道特徵 273
12.4　網絡 276
12.4.1　網絡拓撲 276
12.4.2　網絡類型 279
12.4.3　網絡互連 290
12.5　標準 292
小結與回顧 293
擴展閱讀 293
複習題 294
習題 294
第13章　以太網和TCP/IP網絡 296
13.0　引言 296
13.1 TCP/IP、OSI以及其他通信協議模型 296
13.2　程序應用和網絡應用 300
13.3　物理層和數據鏈路層 300
13.3.1　物理層 301
13.3.2　數據鏈路層 301
13.3.3　基於集線器的以太網 303
13.3.4　交換式以太網 303
13.3.5　無線以太網 304
13.4　網絡層 305
13.5　傳輸層 308
13.6　IP地址 311
13.6.1　IPv4和DHCP 311
13.6.2　IPv6 314
13.7　域名和DNS服務 315
13.8　服務質量 318
13.9　網絡安全 319
13.9.1　物理和邏輯訪問限制 320
13.9.2　加密 320
13.10　其他協議 320
13.10.1　TCP/IP和OSI的比較 321
13.10.2　其他協議簇和構成 321
13.10.3　基於IP的SCSI 321
13.10.4　蜂窩式技術 322
13.10.5　MPLS 322
13.10.6　SONET/SDH 323
13.10.7　幀中繼 323
小結與回顧 323
擴展閱讀 324
複習題 324
習題 324
第14章　通信信道技術 327
14.0　引言 327
14.1　通信信道技術概述 327
14.2　信令技術的基礎 329
14.2.1　模擬信號技術 330
14.2.2　數字信號技術 336
14.2.3　調製解調器 340
14.3　傳輸介質和信令方法 340
14.4　其他技術 342
14.4.1　蜂窩式技術 342
14.4.2　WiFi 344
14.4.3　藍牙 344
小結與回顧 345
擴展閱讀 345
複習題 345
習題 346
第五部分　軟件組件
第15章　操作系統概論 351
15.0　引言 351
15.1　裸機系統 351
15.2　操作系統的概念 352
15.3　服務和功能 357
15.3.1　用戶界面和命令執行服務 358
15.3.2　文件管理 359
15.3.3　輸入/輸出服務 360
15.3.4　進程控制管理 361
15.3.5　內存管理 361
15.3.6　調度和派遣 362
15.3.7　輔存管理 363
15.3.8　網絡和通信支持服務 364
15.3.9　安全和保護服務 364
15.3.10　系統管理支持 365
15.4　組織 368
15.5　計算機系統的類型 370
小結與回顧 373
擴展閱讀 373
複習題 374
習題 374
第16章　操作系統的用戶視圖 376
16.0　引言 376
16.1　用戶界面的作用 377
16.2　用戶功能和程序服務 378
16.2.1　程序執行 378
16.2.2　文件命令 379
16.2.3　磁盤和其他I/O設備命令 380
16.2.4　安全和數據完整性保護 380
16.2.5 用戶間通信和數據共享操作 381
16.2.6　系統狀態信息和用戶管理 381
16.2.7　程序服務 382
16.3　用戶界面的類型 383
16.3.1　命令行界面 383
16.3.2　批處理系統命令 385
16.3.3　圖形用戶界面 385
16.3.4 非接觸手勢及基於聲音的界面 390
16.3.5　用戶界面的權衡 390
16.3.6　軟件方面的注意事項 392
16.4 X Window和其他圖形顯示方法 393
16.5　命令和腳本語言 394
16.5.1　命令語言的構成 397
16.5.2　命令語言啟動序列文件 397
16.6　程序服務 397
小結與回顧 399
擴展閱讀 399
複習題 399
習題 400
第17章　文件管理 401
17.0　引言 401
17.1　文件的邏輯和物理視圖 401
17.2　文件管理系統的功能 405
17.3　邏輯文件訪問方法 409
17.3.1　順序文件訪問 410
17.3.2　隨機訪問 410
17.3.3　索引訪問 411
17.4　物理文件存儲 411
17.4.1　連續存儲分配 411
17.4.2　非連