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目录1

第1章 概述1

1.1 计算机系统的基本组成及其层次结构1

1.2　计算机的体系结构、组成和实现5

1.3　计算机系统发展进步与拓展应用的进程7

本章小结9

习题与思考题10

第2章　数字电路基础和计算机中的逻辑部件11

2.1　数字电路基础11

2.1.1　半导体材料和晶体二极管简介11

2.1.2　双极型三极管的结构及其伏安特性12

2.1.3　MOS管的结构及其伏安特性14

2.2　基本逻辑门和布尔代数知识基础15

2.2.1　最基本的逻辑门电路15

2.2.2　布尔代数知识基础17

2.3　组合逻辑电路及其应用23

2.3.1　基本逻辑门23

2.3.2　三态门电路24

2.3.3　数据选择器26

2.3.4　译码器和编码器27

2.3.5　组合逻辑电路应用举例29

2.4　时序逻辑电路及其应用32

2.4.1　基本R-S触发器32

2.4.2　D型触发器与寄存器、计数器33

2.4.3　时序逻辑电路应用举例38

2.5　现场可编程器件及其应用44

2.5.1　现场可编程器件概述44

2.5.2　通用可编程器件GAL20V8的内部结构及编程使用45

2.5.3 MACH器件的内部结构与编程使用47

4.5　微程序控制器部件 150

2.5.4 FPGA器件及其在实现CPU功能中的应用52

2.6　几个专用功能器件和存储器芯片的引脚图54

本章小结54

习题与思考题56

第3章　数据表示、运算和运算器部件57

3.1 数字化信息编码的概念和二进制编码知识57

3.1.1 数字化信息编码的概念57

3.1.2　二进制编码和码制转换58

3.1.3　检错纠错码64

3.2 数据表示——常用的信息编码68

3.2.1 逻辑类型数据的表示68

3.2.2　字符类型数据的表示68

3.2.3　数值类型数据的表示70

3.3　二进制数值数据的编码与运算算法76

3.3.1 原码、反码、补码的定义76

3.3.2　补码加、减运算规则和电路实现81

3.3.3　原码一位乘法、除法的实现方案83

3.3.4 补码一位乘法、除法和加速乘除法运算的有关思路87

3.4　运算器部件的组成与设计92

3.4.1　运算器部件概述92

3.4.2　定点运算器部件概述93

3.4.3 位片结构的运算器芯片Am290194

3.4.4 TEC-2000教学计算机运算器的设计与实现99

3.5.1 浮点数的运算规则105

3.5　浮点运算与浮点运算器105

3.5.2　浮点运算器举例112

本章小结115

习题与思考题115

第4章　指令、指令系统和控制器部件118

4.1　指令格式和指令系统概述119

4.1.1　操作码的组织与编码120

4.1.2　操作数的个数、来源、去向和地址安排121

4.1.3　指令的分类122

4.2.1　基本寻址方式概述124

4.2　寻址方式概述与应用实例124

4.2.2　寻址方式应用举例127

4.3　指令系统和汇编语言程序设计举例129

4.3.1 教学计算机的指令系统说明129

4.3.2　教学计算机的汇编程序设计举例135

4.3.3 Pentium Ⅱ机的指令系统141

4.3.4 Ultra SPARCⅡ机的指令系统142

4.4 控制器的功能、组成与指令执行步骤145

4.4.1 控制器部件的功能、组成概述145

4.4.2　指令的执行步骤概述146

4.5.1 微程序控制器的基本组成和工作原理150

4.5.2 微程序设计中下地址形成逻辑的硬件技术151

4.5.3 TEC-2000教学计算机微程序控制器的组成、设计与实现155

4.5.4　微程序控制器教学实验171

4.6　硬连线控制器部件171

4.6.1 硬连线控制器的组成和运行原理简介172

4.6.2　TEC-2000教学计算机硬连线控制器的组成、设计与实现173

4.6.3　硬连线控制器教学实验183

本章小结184

习题与思考题185

第5章 多级结构的存储器系统187

5.1 三级结构的存储器系统概述187

5.2　主存储器部件的组成与设计189

5.2.1 主存储器概述189

5.2.2 动态存储器的记忆原理和读写过程190

5.2.3 静态存储器的存储原理和内部结构193

5.2.4　提高主存储器系统性能的可行途径194

5.2.5　教学计算机内存储器实例198

5.3　外存储器设备与磁盘阵列技术202

5.3.1　外存设备概述202

5.3.2　磁盘设备的组成与运行原理205

5.3.3　磁带机设备组成简介210

5.3.4　光盘设备的组成与运行原理212

5.3.5　磁盘阵列技术与容错支持213

5.4　高速缓冲存储器216

5.4.1 高速缓冲存储器的运行原理217

5.4.2　高速缓冲存储器的3种映像方式218

5.4.3　高速缓冲存储器实用中的几个问题220

5.5　虚拟存储器部件224

5.5.1 虚拟存储器的概念224

5.5.2　段式存储管理224

5.5.3　页式存储管理226

本章小结228

习题与思考题228

第6章 输入输出设备与输入输出系统231

6.1.2　点阵式设备运行原理综述232

6.1　输入输出设备概述232

6.1.1　输入输出设备232

6.2　显示器设备的组成和运行原理234

6.2.1　显示器设备概述234

6.2.2　阴极射线管的组成和运行原理235

6.2.3 CRT字符显示器的组成和运行原理236

6.2.4　CRT图形显示器238

6.2.5　计算机终端239

6.2.6　液晶显示器的组成和运行原理240

6.3　打印机设备的组成与运行原理240

6.3.1 针式打印机的组成和打印过程241

6.3.2 喷墨打印机的组成和印字过程242

6.3.3　激光打印机的组成和印字过程244

6.4　计算机的输入设备245

6.4.1 计算机键盘的组成和运行原理245

6.4.2 鼠标设备246

6.5　计算机输入输出系统概述247

6.6.1　计算机总线概述248

6.6　计算机总线248

6.6.2　计算机总线构成249

6.6.3　总线仲裁和数据传输控制250

6.6.4　教学计算机的总线系统实例251

6.7　输入输出接口概述254

6.7.1　输入输出接口的基本功能254

6.7.2　通用可编程接口的一般组成255

6.7.3　串行接口实例255

6.8.1 常用的输入输出方式概述261

6.8　常用的输入输出方式261

6.8.2 中断的概念和中断处理过程262

6.8.3 DMA的概念和DMA处理过程266

本章小结268

习题与思考题269

附录A TEC-2000教学计算机的总体框图与功能部件逻辑图271

附录B　新旧逻辑电路图形符号对照表278

附录C　国内外电气图形符号对照表279

参考文献282