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第1章 概论1

1.1 计算机的基本概念1

1.1.1 计算机与诺依曼体制1

1.1.2 信息的数字化表示2

1.1.3 存储程序工作方式5

1.2 计算机系统的组织6

1.2.1 硬件系统6

1.2.2 软件系统10

1.2.3 系统组成的层次结构12

1.2.4 硬件、软件的功能划分与逻辑上的等价15

1.3 计算机的特点与性能指标16

1.3.1 数字计算机的特点16

1.3.2 计算机的主要性能指标16

习题119

第2章 计算机中的信息表示20

2.1 数值型数据的表示方法20

2.1.1 进位计数制20

2.1.2 带符号数的表示26

2.1.3 数的定点表示与浮点表示31

2.2 字符表示36

2.2.1 ASCII码37

2.2.2 汉字编码简介37

2.3 指令信息的表示39

2.3.1 指令格式39

2.3.2 常见寻址方式44

2.3.3 指令的功能和类型60

习题269

第3章 CPU子系统71

3.1 概述71

3.1.1 CPU的基本组成71

3.1.2 时序控制方式77

3.1.3 控制器分类80

3.1.4 CPU与外部的信息交换81

3.2 算术、逻辑运算部件89

3.2.1 加法单元89

3.2.2 并行加法器与进位逻辑结构90

3.2.3 多功能算术、逻辑运算部件92

3.2.4 运算器组织96

3.3 运算方法98

3.3.1 定点加减运算98

3.3.2 溢出判断与移位100

3.3.3 定点乘法运算103

3.3.4 定点除法运算111

3.3.5 浮点四则运算116

3.4 CPU模型118

3.4.1 CPU设计步骤119

3.4.2 模型机的指令系统119

3.4.3 模型机的组成与数据通路123

3.5 组合逻辑控制方式127

3.5.1 组合逻辑控制器时序系统127

3.5.2 指令流程与操作时间表129

3.5.3 微命令的综合与产生139

3.6 微程序控制方式140

3.6.1 微程序控制的基本原理140

3.6.2 微指令的编码方式与微地址的形成方式142

3.6.3 模型机微指令格式145

3.6.4 模型机微程序设计148

3.7 典型CPU简介154

3.7.1 Intel 8086/8088155

3.7.2 Intel 80386/80486158

3.7.3 Pentium微处理器161

3.7.4 Alpha微处理器163

3.7.5 CRAY-1164

3.7.6 Transputer166

习题3167

第4章 存储系统169

4.1 概述169

4.1.1 存储系统的层次结构169

4.1.2 物理存储器与虚拟存储器172

4.1.3 存储器的分类173

4.1.4 存储器系统的关键特性176

4.2 半导体存储原理及存储芯片177

4.2.1 双极型存储单元与芯片177

4.2.2 静态MOS存储单元与芯片180

4.2.3 动态MOS存储单元与芯片184

4.2.4 半导体只读存储器与芯片189

4.3 主存储器的组织193

4.3.1 主存储器设计的一般原则193

4.3.2 主存储器的逻辑设计194

4.3.3 主存储器与CPU和系统总线的连接196

4.3.4 主存储器芯片技术199

4.3.5 动态存储器的刷新202

4.3.6 主存储器的校验203

4.4 磁表面存储器的存储原理205

4.4.1 记录介质与磁头205

4.4.2 读写原理207

4.4.3 磁记录方式208

4.4.4 磁表面存储器的校验212

4.5 光存储原理216

4.5.1 光存储部件216

4.5.2 光存储原理217

4.6 提高存储系统性能的一些措施219

4.6.1 高速缓冲存储器219

4.6.2 虚拟存储器223

4.6.3 双端口存储器227

4.6.4 并行存储器228

4.6.5 相联存储器231

习题4233

第5章 输入／输出系统235

5.1 概述235

5.1.1 主机与外部设备的连接模式236

5.1.2 总线类型与总线标准238

5.1.3 接口功能与接口分类241

5.2 系统总线243

5.2.1 总线设计的要素243

5.2.2 系统总线的信号组成248

5.3 直接程序传送方式与接口251

5.4 中断方式与接口253

5.4.1 中断方式基本概念253

5.4.2 中断请求257

5.4.3 中断判优259

5.4.4 中断响应263

5.4.5 中断处理266

5.4.6 中断接口组成模型268

5.4.7 中断接口举例272

5.5 DMA方式与接口275

5.5.1 DMA方式基本概念276

5.5.2 DMA控制器与接口的连接279

5.5.3 DMA控制器的组成283

5.5.4 DMA传送操作过程286

5.5.5 DMA接口举例287

习题5293

第6章 输入／输出设备及接口295

6.1 概述295

6.1.1 输入／输出设备的一般功能295

6.1.2 输入／输出设备的类型296

6.1.3 输入／输出设备与主机系统间的信息交换299

6.2 键盘及接口300

6.2.1 键的类型300

6.2.2 硬件扫描键盘302

6.2.3 软件扫描键盘及接口电路303

6.3 显示设备及接口307

6.3.1 概述307

6.3.2 显示技术中的相关术语308

6.3.3 显示方式与显示规格309

6.3.4 光栅扫描成像原理311

6.3.5 屏幕显示与显示缓存间的对应关系315

6.3.6 显示适配器321

6.4 打印设备及接口322

6.4.1 概述322

6.4.2 打印机的相关性能指标323

6.4.3 点阵针式打印机324

6.4.4 激光打印机328

6.4.5 喷墨打印机331

6.4.6 打印机适配器333

6.5 磁盘存储器及接口334

6.5.1 软盘存储器335

6.5.2 硬盘存储器339

6.5.3 磁盘适配器346

6.6 光盘存储器349

6.6.1 概述349

6.6.2 光盘存储器的读写原理350

6.6.3 光盘存储器的特性351

6.6.4 光盘驱动器351

6.7 其他常用的输入／输出设备353

6.7.1 光学字符识别设备353

6.7.2 图形图像输入设备354

6.7.3 语音识别设备355

6.7.4 条形码识别仪356

习题6357

第7章 计算机硬件系统模型358

7.1 模型机系统及其信号互连358

7.1.1 系统组成358

7.1.2 系统总线359

7.1.3 各部件的信号线360

7.2 模型机典型I/O操作举例364

7.2.1 直接程序控制方式的I/O操作364

7.2.2 程序中断方式下的I/O操作365

7.2.3 DMA方式下的I/O操作366

7.3 系统配置举例367

习题7369

参考文献370