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第1章 概论1

1.1 电子数字计算机与存储程序控制1

1.1.1 电子数字计算机1

1.1.2 存储程序概念1

1.1.3 计算机的简单框图2

1.2 计算机系统的硬件组成3

1.2.1 计算机的主要部件3

1.2.2 计算机的总线结构(小、微型机典型结构)4

1.2.3 大、中型机的典型结构5

1.3 计算机系统5

1.3.1 硬件与软件的关系5

1.3.2 计算机系统的多层次结构6

1.3.3 系列机的概念7

1.4 计算机的工作过程与性能7

1.4.1 计算机的工作过程7

1.4.2 计算机主要性能指标8

1.4.3 计算机系统的性能评价9

1.5 计算机系统的分类10

习题12

第2章 计算机中数据信息的表示13

2.1 带符号数的表示13

2.1.1 无符号数和带符号数13

2.1.2 原码表示法13

2.1.3 补码表示法14

2.1.4 反码表示法16

2.1.5 三种码制的比较与转换17

2.2 数的定点表示与浮点表示18

2.2.1 定点表示法18

2.2.2 浮点运算法19

2.2.3 移码表示法21

2.2.4 定点与浮点表示法的比较22

2.2.5 实用浮点数举例24

2.3 字符数据的表示25

2.3.1 字符编码和字符串的存放25

2.3.2 汉字的表示方法27

2.4 十进制数串的表示27

2.4.1 二-十进制编码28

2.4.2 十进制数串的存放29

2.5 现代微机系统中的数据表示举例30

2.6 奇偶校验码30

习题32

第3章 指令系统35

3.1 指令格式35

3.1.1 指令的长度35

3.1.2 地址码结构35

3.1.3 指令的操作码38

3.2 寻址技术40

3.2.1 编址方式40

3.2.2 基本寻址方式41

3.3 堆栈与堆栈操作46

3.3.1 堆栈结构46

3.3.2 堆栈操作47

3.4 指令类型48

3.4.1 数据传送类指令48

3.4.2 运算类指令49

3.4.3 程序控制类指令50

3.4.4 输入/输出类指令51

3.5 指令系统的优化和发展52

3.5.1 指令格式的优化52

3.5.2 从复杂指令系统到精简指令系统54

习题55

第4章 运算方法和运算器58

4.1 定点加减运算58

4.1.1 补码加减运算58

4.1.2 补码的溢出判断与检测方法59

4.1.3 补码定点加减运算的实现61

4.2 定点乘除运算62

4.2.1 补码的移位运算62

4.2.2 定点乘法运算63

4.2.3 定点除法运算65

4.3 规格化浮点运算68

4.3.1 浮点加减运算68

4.3.2 浮点乘除运算71

4.4 基本算术运算的实现72

4.4.1 加法器72

4.4.2 进位的产生和传递73

4.5 逻辑运算及其实现76

4.6 运算器的基本组成与实例78

4.6.1 运算器的基本组成78

4.6.2 算术逻辑运算单元(ALU)举例79

4.6.3 浮点运算器举例82

习题84

第5章 主存储器与存储体系86

5.1 存储器的基本概念86

5.1.1 存储器分类86

5.1.2 主存储器的主要技术指标88

5.1.3 主存储器的存储单元和主存储器的基本结构89

5.1.4 存储系统层次结构91

5.2 半导体随机存储器和只读存储器92

5.2.1 基本存储电路92

5.2.2 动态RAM的刷新93

5.2.3 地址译码方式95

5.3 存储芯片与CPU的接口特性97

5.3.1 RAM芯片与CPU的接口特性97

5.3.2 ROM芯片与CPU的接口特性97

5.3.3 内存条98

5.4 半导体存储器的组成与控制98

5.4.1 主存储器容量的扩展98

5.4.2 存储芯片的地址分配和片选101

5.4.3 主存储器和CPU的连接103

5.4.4 主存的奇偶校验电路104

5.4.5 数据通路匹配和存储器接口105

5.5 提高存储器性能的技术108

5.5.1 存储器制造技术的发展108

5.5.2 双端口存储器110

5.5.3 并行主存储器110

5.5.4 高速缓冲存储器112

5.5.5 虚拟存储器116

习题119

第6章 CPU组织122

6.1 控制器的基本概念122

6.1.1 控制器的组成122

6.1.2 控制器的硬件实现方法124

6.2 时序系统与控制方式125

6.2.1 时序系统125

6.2.2 控制方式127

6.3 CPU的总体结构128

6.3.1 寄存器的设置128

6.3.2 指令执行的基本过程129

6.3.3 指令的微操作序列130

6.4 微程序控制原理132

6.4.1 微程序控制的基本概念132

6.4.2 微指令编码法133

6.4.3 微程序控制器的组成和工作过程136

6.4.4 微程序入口地址的形成136

6.4.5 后继微地址的形成137

6.4.6 微程序设计138

6.4.7 微程序设计技术的应用139

6.5 组合逻辑控制器设计141

6.5.1 模型机的总体结构141

6.5.2 组合逻辑控制器设计步骤144

6.5.3 模型机的组合逻辑控制器设计145

6.6 微程序控制器设计150

6.6.1 微程序控制器的设计步骤150

6.6.2 模型机的微程序设计151

6.7 典型CPU介绍155

6.7.1 80386微处理器155

6.7.2 Pentium微处理器简介158

习题159

第7章 外部设备163

7.1 外部设备概述163

7.1.1 外部设备的分类163

7.1.2 外部设备的地位和作用164

7.2 磁记录原理164

7.2.1 磁表面存储器的读/写165

7.2.2 磁表面存储器的技术指标166

7.2.3 数字磁记录方式167

7.3 硬磁盘存储器169

7.3.1 硬盘存储器的基本结构与分类169

7.3.2 硬盘驱动器170

7.3.3 硬盘的信息分布和磁盘地址171

7.3.4 硬盘存储器参数指标172

7.3.5 硬盘控制逻辑173

7.4 软磁盘存储器174

7.5 光盘存储器176

7.5.1 光盘存储器的类型176

7.5.2 光盘存储器的组成及工作原理177

7.5.3 光盘驱动器178

7.6 键盘输入设备179

7.6.1 键开关和键盘布局179

7.6.2 键盘的类型180

7.6.3 非编码键盘的工作原理180

7.6.4 智能键盘182

7.7 其他输入设备184

7.7.1 鼠标器184

7.7.2 条码扫描器185

7.8 印字输出设备185

7.8.1 印字输出设备分类186

7.8.2 针式打印机186

7.8.3 非击打式印字技术190

7.9 显示设备191

7.9.1 显示器概述191

7.9.2 CRT显示器193

7.9.3 屏幕显示与视频存储器194

7.9.4 字符显示器工作原理195

7.9.5 图形显示器工作原理198

7.9.6 IBM PC系列机的显示系统200

7.10 汉字处理设备201

7.10.1 汉字的编码与输入201

7.10.2 汉字的存储202

7.10.3 汉字的输出203

7.10.4 汉字处理系统204

习题205

第8章 输入输出系统208

8.1 主机与外设的连接208

8.1.1 输入/输出接口208

8.1.2 接口的功能和基本组成209

8.1.3 外设的识别与端口寻址211

8.1.4 输入/输出信息传送控制方式213

8.2 程序查询方式及其接口214

8.2.1 程序查询方式214

8.2.2 程序查询方式接口215

8.3 中断系统217

8.3.1 中断的基本概念217

8.3.2 中断请求和中断判优219

8.3.3 中断响应和中断处理221

8.3.4 多重中断与中断屏蔽223

8.3.5 中断全过程226

8.3.6 程序中断接口结构227

8.3.7 中断控制器8259228

8.4 DMA方式及其接口233

8.4.1 DMA方式的基本概念233

8.4.2 DMA接口234

8.4.3 DMA传送方法与传送过程237

8.4.4 DMA控制器8237的基本结构238

8.4.5 8237的工作方式240

8.5 通道控制方式241

8.5.1 通道的基本概念241

8.5.2 通道的类型与结构242

8.5.3 通道程序244

8.5.4 通道的工作过程247

8.6 总线技术248

8.6.1 总线通信控制248

8.6.2 总线管理249

8.6.3 总线类型和总线标准251

习题254

第9章 计算机系统结构257

9.1 计算机系统结构的基本概念257

9.1.1 计算机系统结构257

9.1.2 系统结构中的并行性257

9.2 流水线处理技术258

9.2.1 重叠控制与先行控制258

9.2.2 流水工作原理260

9.2.3 超标量、超级流水线和超长指令字计算机265

9.2.4 向量处理机与向量的流水处理267

9.3 并行处理机268

9.3.1 并行处理机的组成268

9.3.2 并行处理机的互连网络269

9.3.3 阵列处理机271

9.4 多处理机系统271

9.4.1 多处理机的概念271

9.4.2 多处理机的结构与特点272

9.4.3 多处理机的互连网络273

9.5 精简指令系统计算机RISC275

9.5.1 RISC的特点和优势275

9.5.2 RISC技术中所采用的特殊方法276

9.6 新型计算机系统结构279

9.6.1 计算机系统结构的新发展279

9.6.2 数据流计算机280

9.6.3 面向函数程序设计语言的归约机283

9.6.4 人工智能计算机285

习题287