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第1章　计算机系统概论1

1.1　计算机的发展史与应用1

1.1.1　计算机的发展史1

1.1.2　计算机的特点2

1.1.3　计算机的应用领域3

1.2　计算机系统的基本组成4

1.2.1　计算机系统的组成4

1.2.2　冯·诺依曼体系结构5

1.3　计算机系统的组织7

1.3.1　硬件系统组织7

1.3.2　软件系统组织8

1.4　计算机系统的层次结构10

1.4.1　硬件与软件的关系10

1.4.2　计算机系统的层次结构模型11

1.5　计算机的分类和性能指标12

1.5.1　计算机的分类12

1.5.2　计算机的性能指标13

小结14

习题14

第2章　计算机中数据信息的表示15

2.1　进位计数制15

2.1.1 常用数制的表示方法15

2.1.2　二进制数的特点和性质16

2.1.3　常用进位计数制间的相互转换17

2.2　带符号数的表示19

2.2.1　原码表示法19

2.2.2　补码表示法19

2.2.3　反码表示法21

2.2.4　三种编码的比较21

2.3　数的定点表示与浮点表示22

2.3.1　定点表示法22

2.3.2　浮点表示法23

2.4　字符数据的表示26

2.5　十进制数据的表示28

2.5.1　十进制数的二进制编码28

2.5.2　十进制数串在机器中的表示29

2.6　数据校验码30

2.6.1　奇偶校验31

2.6.2　海明校验32

小结35

习题35

第3章　数值计算和运算器37

3.1　定点数的加减法运算37

3.1.1　原码加减法运算37

3.1.2　补码定点加减法运算38

3.1.3　溢出及其判别39

3.2　定点乘法运算40

3.2.1　原码定点乘法40

3.2.2　补码定点乘法42

3.3　定点除法运算45

3.3.1　原码除法45

3.3.2　补码定点除法47

3.4　浮点运算方法49

3.4.1　浮点加减法运算49

3.4.2　浮点乘除法运算50

3.5　逻辑运算与实现51

3.5.1　逻辑运算51

3.5.2　逻辑运算实例52

3.6　运算器组成与实例53

3.6.1　运算器的基本组成53

3.6.2　运算器的内部总线结构54

3.6.3　运算器的数据通路54

3.6.4　运算器的组成实例55

小结56

习题56

第4章　指令系统57

4.1　指令系统的发展57

4.1.1　指令系统的发展57

4.1.2 CISC与RISC指令集58

4.2　指令格式59

4.2.1　指令的基本格式59

4.2.2　指令的地址码格式59

4.2.3　指令的操作码格式62

4.3　存储结构和寻址方式63

4.3.1　存储结构和存储方式63

4.3.2　寻址方式分类64

4.3.3　常用寻址方式64

4.3.4　堆栈和堆栈操作73

4.4　指令的类型74

4.4.1　数据传送指令74

4.4.2　运算类指令76

4.4.3　输入输出类指令77

4.4.4　程序控制类指令79

4.5　80X86指令系统举例80

小结82

习题83

第5章　中央处理器84

5.1　CPU的功能和组成84

5.1.1　CPU的功能84

5.1.2　CPU的结构与组成85

5.1.3　控制器的实现方式87

5.1.4　CPU的主要技术指标88

5.2　指令周期89

5.2.1　指令周期的定义89

5.2.2　指令运行的基本过程90

5.2.3　指令周期实例91

5.3　时序产生器和控制方式93

5.3.1　时序信号的作用和体制93

5.3.2　时序信号产生器93

5.3.3　脉冲发生器电路实例94

5.3.4　控制器的控制方式96

5.4　模型机的总体结构设计97

5.4.1　CPU设计的步骤97

5.4.2　模型机的总体结构设计98

5.4.3　微命令的设置100

5.5　组合逻辑控制方式100

5.5.1　组合逻辑控制器的基本方法100

5.5.2　组合逻辑控制器的基本结构101

5.5.3　逻辑实现101

5.6　微程序控制方式102

5.6.1　微程序控制器的基本概念102

5.6.2　微程序控制器的组成103

5.6.3　微程序控制器的工作过程103

5.6.4　微程序设计技术103

5.6.5　微程序设计实例106

5.6.6　动态微程序设计107

5.7　流水线技术108

5.7.1　流水线概述108

5.7.2　流水线工作原理109

5.7.3　流水线的分类110

5.7.4　提高流水系统性能111

5.8　CPU新技术及发展趋势111

5.8.1　双核心处理器技术111

5.8.2　新型材料技术的应用112

5.8.3　CPU未来微结构简介113

小结113

习题114

第6章　存储系统115

6.1　存储系统概述115

6.1.1　存储器的层次结构115

6.1.2　存储器的分类117

6.2　主存储器的组织118

6.2.1　主存储器的基本结构118

6.2.2　主存储器的存储单元121

6.2.3　主存储器的主要技术指标121

6.3　半导体存储器122

6.3.1　半导体存储器的分类123

6.3.2　SRAM存储单元电路125

6.3.3　DRAM存储单元电路126

6.3.4　RAM芯片基本结构128

6.3.5　RAM芯片举例130

6.3.6　只读存储器（ROM）134

6.4　主存储器的连接与控制137

6.4.1　存储器与CPU的连接137

6.4.2　DRAM与CPU的连接138

6.5　高速缓冲存储器（Cache）139

6.5.1　Cache的工作原理139

6.5.2　主存与Cache的地址映像141

6.5.3　Cache替换算法143

6.6　虚拟存储器144

6.6.1　虚拟存储器的基本概念144

6.6.2　页式虚拟存储器145

6.6.3　段式虚拟存储器146

6.6.4　段页式虚拟存储器146

小结147

习题147

第7章　总线技术148

7.1　总线概述148

7.1.1　总线的分类148

7.1.2　总线的特性149

7.1.3　总线的标准149

7.1.4　总线的连接方式150

7.1.5　总线结构对计算机系统性能的影响151

7.1.6　总线的内部结构151

7.2　总线接口152

7.2.1　信息的传送方式152

7.2.2　接口的基本概念和功能153

7.3　总线的仲裁、定时和数据传送模式155

7.3.1　总线的仲裁155

7.3.2　总线的定时156

7.3.3　总线数据传送模式157

7.4　常用总线举例158

7.4.1 内部总线158

7.4.2　外部总线159

小结161

习题161

第8章　外围设备162

8.1　概述162

8.1.1　计算机外围设备概念162

8.1.2　外围设备的分类162

8.2　磁表面存储器163

8.2.1　磁表面存储的主要元件163

8.2.2　磁表面存储的读／写原理164

8.2.3　磁表面存储的记录方式165

8.3　硬盘存储器167

8.3.1　硬盘存储器的发展167

8.3.2　硬盘存储器的类型168

8.3.3　硬盘存储器的基本结构168

8.3.4　硬盘存储器的信息分布169

8.3.5　硬盘存储器的接口技术170

8.3.6　硬盘存储器的参数指标172

8.3.7　硬盘存储器的发展动向173

8.4　光盘存储器173

8.4.1　光盘存储系统的组成174

8.4.2　光盘的分类174

8.4.3　光盘的记录介质174

8.4.4　光盘的读／写原理175

8.4.5　光盘的主要技术指标175

8.5　显示设备176

8.5.1　CRT显示器176

8.5.2　LCD显示器177

8.6　打印设备178

8.6.1　打印机的分类178

8.6.2　打印机性能指标179

8.6.3　针式打印机的基本工作原理180

8.6.4　喷墨打印机的基本工作原理180

8.6.5　激光打印机的基本工作原理181

小结182

习题182

第9章　输入输出系统183

9.1　概述183

9.1.1　输入输出系统的组成183

9.1.2　主机与外设的连接184

9.1.3　接口功能和分类184

9.2　程序直接传送方式和接口186

9.2.1　程序直接传送方式工作过程186

9.2.2　程序直接传送方式接口187

9.3　中断方式和接口188

9.3.1 中断方式基本概念188

9.3.2　中断请求和判优190

9.3.3　中断响应和中断处理193

9.3.4　中断全过程196

9.3.5 中断方式接口结构197

9.4　DMA方式和接口198

9.4.1　DMA方式基本概念199

9.4.2　DMA的传送方式199

9.4.3　DMA方式的接口组成和结构201

9.4.4　DMA的传送过程202

9.5　通道方式204

9.5.1　通道的基本概念204

9.5.2　通道指令和通道程序204

9.5.3　通道的类型和结构205

9.5.4　通道的工作过程207

小结207

习题208

参考文献209