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第1章　计算机系统概述1

1.1　计算机的发展与应用1

1.1.1　计算机发展概况1

1.1.2　计算机的应用3

1.2　计算机的系统组成4

1.2.1　计算机硬件5

1.2.2　计算机软件6

1.3　计算机系统的层次结构7

1.4　计算机的工作过程8

1.5　计算机系统的主要技术指标9

1.5.1　机器字长10

1.5.2　运算速度10

1.5.3　机器容量11

1.5.4　吞吐量11

1.5.5　响应时间12

习题与思考题12

第2章　数码系统13

2.1　进位计数制及其相互转换13

2.1.1　常用的进位计数制13

2.1.2　数制转换14

2.2　计算机中数据的表示15

2.2.1　符号数据的表示方法15

2.2.2　数值数据的表示方法17

2.3　机器数的编码格式20

2.3.1　原码表示法20

2.3.2　补码表示法21

2.3.3　反码表示法24

2.3.4　浮点数的原码、反码和补码表示法25

2.3.5　移码表示法26

2.3.6 IEEE 754标准26

2.3.7　十进制数的编码格式28

2.4　校验码29

2.4.1　奇偶校验码30

2.4.2　汉明码31

2.4.3　循环校验码34

习题与思考题37

第3章　运算方法与运算器39

3.1　定点加、减法运算及其实现39

3.1.1　补码加、减法运算方法39

3.1.2　定点加、减法运算中的溢出问题43

3.1.3　补码加、减法运算的实现44

3.2　定点乘法运算及其实现47

3.2.1　原码一位乘法47

3.2.2　补码一位乘法49

3.3　定点除法运算及其实现55

3.3.1　原码除法运算55

3.3.2　补码除法运算62

3.4　浮点数的算术运算方法66

3.4.1　浮点数的加、减法运算66

3.4.2　浮点数的乘、除法运算70

3.5　逻辑运算及其实现73

3.6　运算器的分析与组成75

3.6.1　并行进位方式的实现75

3.6.2　两级分组“并—并”行进位方式的实现79

3.6.3　多功能算术逻辑运算单元82

3.6.4　组间并行进位逻辑86

3.6.5　定点运算器的基本结构87

习题与思考题91

第4章　存储系统94

4.1　概述94

4.1.1　主存储器的主要技术指标94

4.1.2　存储器的层次结构95

4.1.3　存储器的分类96

4.2　半导体随机读写存储器97

4.2.1　MOS存储器的存储元电路97

4.2.2　半导体读写存储器的基本结构100

4.2.3　静态MOS随机存储器芯片举例102

4.2.4　动态MOS随机存储器芯片举例103

4.2.5　动态存储器的刷新107

4.3　半导体只读存储器109

4.3.1　掩模式只读存储器109

4.3.2　可编程只读存储器110

4.3.3　可擦除可编程只读存储器110

4.3.4　电可擦可编程只读存储器112

4.3.5　闪速存储器115

4.4　主存储器的组成与控制117

4.4.1　主存储器容量的扩充117

4.4.2　访存地址的译码方式121

4.4.3　主存储器的编址方式126

4.4.4 主存与CPU连接126

4.5　提高主存储器性能的措施131

4.5.1　并行主存系统131

4.5.2　高速缓冲存储器134

4.5.3　虚拟存储系统138

习题与思考题143

第5章　指令系统145

5.1　指令格式145

5.1.1　操作码145

5.1.2　地址码145

5.2　指令格式的优化146

5.2.1　哈夫曼压缩概念147

5.2.2　指令操作码的压缩148

5.2.3　扩展操作码法151

5.3　寻址方式152

5.3.1　直接寻址方式152

5.3.2　寄存器寻址方式153

5.3.3　间接寻址方式153

5.3.4　基址寻址方式155

5.3.5　变址寻址方式155

5.3.6　块寻址方式（串寻址方式）156

5.3.7　隐含寻址方式157

5.3.8　立即寻址方式157

5.3.9　相对寻找方式157

5.4　堆栈结构及其寻址158

5.4.1　硬堆栈158

5.4.2　软堆栈159

5.5　指令系统举例160

5.5.1　指令的分类160

5.5.2　指令系统举例161

5.6　指令系统的发展164

习题与思考题164

第6章　中央处理器166

6.1　控制方式166

6.2　指令的执行过程167

6.2.1　指令周期167

6.2.2　指令操作流程图167

6.3　控制器的功能169

6.4　控制器的组成169

6.5　时序部件171

6.5.1　脉冲源172

6.5.2　节拍信号发生器172

6.5.3　启停逻辑174

6.6　微操作控制部件175

6.6.1　组合逻辑控制器175

6.6.2　微程序控制器178

6.6.3　PLA控制器185

6.7　中断系统187

6.7.1 中断系统的功能188

6.7.2　中断的分类188

6.7.3　中断的分级189

6.7.4　中断排队的实现190

6.7.5 中断向量的引入192

6.7.6　一次中断处理的全过程193

6.7.7　中断系统举例194

6.8　CPU中的流水结构195

6.8.1　基本概念195

6.8.2　流水结构的分类196

6.9　CPU结构举例199

6.9.1　8086 CPU199

6.9.2　80386/80486 CPU200

6.9.3　Pentium微处理器201

习题与思考题202

第7章　总线系统204

7.1　总线概述204

7.1.1　总线的基本概念204

7.1.2　总线的性能指标206

7.2　总线控制方式208

7.2.1　集中式208

7.2.2　分布式210

7.3　总线操作和定时210

7.3.1　总线操作过程210

7.3.2 同步方式210

7.3.3　异步方式211

7.4　总线信息传送方式212

7.4.1　串行传送方式212

7.4.2　并行传送方式213

7.5　总线接口213

7.5.1　接口的分类214

7.5.2　接口的功能214

7.5.3　接口芯片举例215

7.6　总线实例220

7.6.1 PCI220

7.6.2　新一代革命性的PCI-Express222

7.6.3 EIA-RS-232D和RS-449串行接口223

7.6.4　USB225

习题与思考题226

第8章　输入输出设备227

8.1　键盘输入设备227

8.1.1　编码键盘227

8.1.2　非编码键盘230

8.1.3 IBM PC中的键盘231

8.2 鼠标232

8.2.1　机械滚轮鼠标232

8.2.2　光电式鼠标232

8.3　显示输出设备233

8.3.1 CRT显示器233

8.3.2　字符显示器的工作原理234

8.3.3　图形显示器的工作原理237

8.3.4　IBM PC序列微型机中的显示系统238

8.3.5　液晶显示器239

8.4　打印输出设备240

8.4.1　打印机的分类240

8.4.2　点阵式打印机241

8.4.3　行式打印机242

8.4.4　激光打印机243

8.5　汉字处理设备245

8.5.1　汉字的编码与输入246

8.5.2　汉字的存储248

8.5.3　汉字的输出250

8.5.4　汉字信息处理系统250

8.6　磁表面存储器251

8.6.1　磁表面存储器读写信息的原理251

8.6.2　记录方式252

8.6.3　磁盘存储器253

8.6.4　磁带存储器256

8.7　光盘存储器258

8.7.1　光盘存储器的分类258

8.7.2　光盘存储器的记录方式258

8.7.3　光盘存储器的组成及其工作原理259

8.8　磁盘阵列261

习题与思考题263

第9章　输入输出系统265

9.1　输入输出设备的编址方式265

9.1.1　统一编址方式265

9.1.2　独立编址方式266

9.2　输入输出控制方式266

9.2.1　程序查询方式266

9.2.2　程序中断方式267

9.2.3　直接存储器访问方式268

9.2.4　通道方式和IOP方式272

习题与思考题278

附录　新旧逻辑电路图形符号对照表279

参考文献280