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第1章 计算机系统概论1

1．1 计算机的语言1

1．2 计算机的硬件3

1．3 计算机系统的层次结构4

1．4 电子计算机的发展简史6

1．5 计算机的应用12

习题14

第2章 计算机的逻辑部件15

2．1 三种基本逻辑操作及布尔代数的基本公式15

2．2 逻辑函数的化简16

2．2．1 代数化简法16

2．2．2 卡诺图化简法16

2．3 逻辑门的实现18

2．4 计算机中常用的组合逻辑电路18

2．4．1 加法器19

2．4．2 算术逻辑单元21

2．4．3 译码器25

2．4．4 数据选择器26

2．5 时序逻辑电路26

2．5．1 触发器26

2．5．2 寄存器和移位寄存器30

2．5．3 计数器31

2．6 阵列逻辑电路33

2．6．1 只读存储器(ROM)34

2．6．2 可编程序逻辑阵列(PLA)36

2．6．3 可编程序阵列逻辑(PAL)40

2．6．4 通用阵列逻辑(GAL)41

2．6．5 门阵列(GA)、宏单元阵列(MA)、标准单元阵列(SCA)44

2．6．6 可编程序门阵列(PGA)52

习题57

3．1 数据的表示方法和转换59

3．1．1 数值型数据的表示和转换59

第3章 运算方法和运算部件59

3．1．2 十进制数的编码与运算62

3．2 带符号的二进制数据在计算机中的表示方法及加减法运算64

3．2．1 原码、补码、反码及其加减法运算64

3．2．2 加减法运算的溢出处理69

3．2．3 定点数和浮点数70

3．3 二进制乘法运算72

3．3．1 定点数一位乘法72

3．3．2 定点数二位乘法78

3．3．3 阵列乘法器82

3．4 二进制除法运算82

3．4．1 定点除法运算82

3．4．2 提高除法运算速度的方法举例87

3．5 浮点数的运算方法89

3．5．1 浮点数的加减法运算89

3．5．2 浮点数的乘除法运算91

3．6 运算部件94

3．7．1 奇偶校验码96

3．7 数据校验码96

3．7．2 海明校验码97

3．7．3 循环冗余校验(CRC)码100

习题103

第4章 主存储器105

4．1 主存储器处于全机中心地位105

4．2 主存储器分类105

4．4 主存储器的基本操作106

4．3 主存储器的主要技术指标106

4．5 读/写存储器(即随机存储器(RAM))107

4．6 非易失性半导体存储器115

4．7 DRAM的研制与发展117

4．8 半导体存储器的组成与控制119

4．9 多体交叉存储器124

4．9．1 编址方式124

4．9．2 重叠与交叉存取控制125

习题126

5．1 指令系统的发展127

第5章 指令系统127

5．2 指令格式128

5．2．1 指令格式128

5．2．2 指令操作码的扩展技术130

5．2．3 指令长度与字长的关系131

5．3 数据表示132

5．4 寻址方式(编址方式)133

5．5 指令类型137

5．5．1 指令的分类及功能137

5．5．2 双字长运算(子程序举例)144

5．6 指令系统的兼容性145

5．7 精简指令系统计算机(RISC)和复杂指令系统计算机(CISC)146

5．7．1 什么是复杂指令系统计算机146

5．7．2 RISC的产生与发展147

5．8．1 SPARC的指令系统148

5．7．3 RISC的特点148

5．8 指令系统举例148

5．8．2 Pentium微处理器指令系统151

5．8．3 IBM大型机指令系统154

5．8．4 PDP11与VAX11基本指令格式简介155

5．8．5 向量指令举例156

5．9 机器语言、汇编语言和高级语言158

习题160

第6章 中央处理部件CPU162

6．1 计算机的硬件系统163

6．2 控制器的组成167

6．2．1 控制器的功能167

6．2．2 控制器的组成168

6．2．3 指令执行过程169

6．3 微程序控制计算机的基本工作原理173

6．3．1 微程序控制的基本概念173

6．3．2 实现微程序控制的基本原理174

6．4 微程序设计技术183

6．4．1 微指令的编译法(编码译码方法)183

6．4．2 微程序流的控制185

6．4．3 微指令格式191

6．4．4 微程序控制存储器和动态微程序设计194

6．4．5 微程序设计语言198

6．5 硬布线控制的计算机199

6．5．1 时序与节拍200

6．5 2 操作控制信号的产生201

6．5．3 控制器的组成204

6．5．4 硬布线控制逻辑设计中的若干问题206

6．5．5 硬布线控制与微程序控制的比较208

6．6 控制器的控制方式209

6．7 流水线工作原理210

6．8 CPU举例214

6．8．1 RISC的CPU214

6．8．2 RISC的编译系统223

6．8．3 Pentium微处理器224

6．9 计算机的加电及控制过程225

习题228

第7章 存储系统232

7．1 存储系统的层次结构232

7．2 高速缓冲存储器(cache)233

7．2．1 cache存储器工作原理233

7．2．2 cache存储器组织235

7．2．3 cache存储器举例238

7．2．4 多层次cache存储器241

7．3 虚拟存储器243

7．3．1 虚拟存储器概述243

7．3．2 页式虚拟存储器244

7．3．3 段页式虚拟存储器246

7．3．4 虚拟存储器工作的全过程247

7．3．6 存储管理部件(MMU)249

7．3．5 Pentium处理机的虚拟存储器249

7．4 相联存储器250

7．5 存储保护251

习题253

第8章 辅助存储器255

8．1 辅助存储器的种类与技术指标255

8．2 磁记录原理与记录方式257

8．2．1 磁记录原理257

8．2．2 磁记录介质与磁头259

8．2．3 磁记录方式261

8．3 硬磁盘存储器267

8．3．1 硬磁盘存储器的种类及基本结构267

8．3．2 硬磁盘驱动器(HDD)及硬磁盘控制器(HDC)268

8．3．3 磁盘cache271

8．3．4 磁盘阵列存储器272

8．3．5 硬磁盘驱动器的发展动向273

8．4．1 概述274

8．4 软磁盘存储器274

8．4．2 软磁盘片275

8．4．3 软磁盘的记录格式276

8．4．4 软磁盘驱动器和控制器278

8．4．5 软磁盘驱动器发展动向279

8．5 磁带存储器280

8．5．1 概述280

8．5．2 磁带机的结构280

8．5．3 磁带的记录格式283

8．5．4 循环冗余校验码(CRC)284

8．5．5 磁带机的发展动向286

8．6 光盘存储器287

8．6．1 光盘存储器种类288

8．6．2 光盘的读写原理289

8．6．3 光盘存储器的组成290

8．7 硬盘、软盘、磁带和光盘存储器的综合比较291

习题292

第9章 输入输出(I/O)设备294

9．1 外部设备概述294

9．2 输入设备295

9．2．1 键盘295

9．2．2 光笔、图形板和画笔(或游动标)输入296

9．2．3 鼠标器、跟踪球和操作杆输入297

9．2．4 触摸屏298

9．2．5 图像输入设备(摄像机和数字照相机)299

9．2．6 条形码及其技术300

9．2．7 光学字符识别(OCR)技术和语音文字输入系统302

9．3 输出设备——显示器305

9．3．1 显示设备种类305

9．3．2 显示技术中的有关术语308

9．3．3 字符显示器310

9．3．4 图形和图像显示312

9．4 输出设备——打印机313

9．4．1 点阵针式打印机313

9．4．2 激光打印机314

9．4．3 喷墨打印机317

9．4．4 热转印打字机320

9．4．5 打印机的发展趋势321

9．5 汉字处理技术321

9．5．1 汉字编码标准321

9．5．2 汉字的输入方法322

9．5．3 汉字的存储323

9．5．4 汉字的输出324

习题325

第10章 输入输出(I/O)系统326

10．1 输入输出(I/O)系统概述326

10．1．1 输入输出设备的编址及设备控制器的基本功能326

10．1．2 I/O设备数据传送控制方式327

10．2．1 中断的作用、产生和响应329

10．2 程序中断输入输出方式329

10．2．2 中断处理332

10．2．3 程序中断设备接口的组成和工作原理335

10．3 DMA输入输出方式338

10．3．1 DMA三种工作方式338

10．3．2 DMA控制器组成339

10．3．3 DMA的数据传送过程340

10．3．4 软盘接口逻辑电路举例341

10．4 通道控制方式和外围处理机方式342

10．4．1 I/O通道的种类342

10．4．2 通道型I/O处理机(IOP)和外围处理机344

10．5 总线结构345

10．5．1 总线类型346

10．5．2 总线组成347

10．5．3 微机总线349

10．6．1 IDE和EIDE接口352

10．6 外设接口352

10．6．2 SCSI接口353

10．6．3 其他外设接口355

习题358

第11章 计算机系统361

11．1 计算机系统概述361

11．1．1 计算机系统的分类361

11．1．2 提高计算机系统运算速度的方法361

11．1．3 开放系统362

11．1．4 计算机系统的性能评测363

11．2 微机系统365

11．2．1 Intel微处理器及个人计算机365

11．2．2 PC的分类371

11．2．3 家用PC374

11．2．4 嵌入式计算机(工业PC和军用计算机)375

11．2．5 智能卡377

11．3．1 工作站378

11．2．6 绿色计算机378

11．3 工作站和服务器378

11．3．2 服务器380

11．4 多媒体计算机380

11．4．1 概述380

11．4．2 多媒体计算机系统的组成381

11．4．3 多媒体计算机系统的关键技术382

11．4．4 视频和音频信息的获取和回放383

11．4．5 多媒体计算机的用途与实例384

11．5 超级标量处理机、超级流水线处理机和超长指令字处理机384

11．6 向量处理机387

11．7 阵列处理机和多处理机系统389

11．7．1 SIMD并行处理机系统(阵列处理机系统)389

11．7．2 多处理机系统390

11．7．3 SGI Origin多处理机体系结构393

11．8．1 什么是计算机网络397

11．8 计算机网络397

11．8．2 网络的组成398

11．8．3 网络协议400

11．8．4 Internet(因特网)402

习题404

第12章 计算机硬件设计和实现导论406

12．1 计算机硬件的总体设计406

12．1．1 计算机硬件设计过程406

12．1．2 指令系统的模拟与仿真410

12．1．3 微程序设计自动化411

12．1．4 逆向工程的概念412

12．2 专用集成电路ASIC设计概述412

12．2．1 专用集成电路的设计过程413

12．2．2 硬件描述语言(VHDL)415

习题421

习题答案423

参考文献437