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第一章 绪论1

引言1

1.1 计算机的发展史1

1.1.1 计算简史1

1.1.2 计算机发展简史3

1.2 计算机系统组成4

1.2.1 存储程序原理4

1.2.2 计算机系统的组成5

1.2.3 计算机硬件系统组成6

1.3 计算机的工作过程11

1.3.1 使用计算机求解的一个简单例子11

1.3.2 指令执行过程13

1.3.3 计算机工作的过程15

1.4 计算机的性能指标和分类16

1.4.1 计算机的性能指标16

1.4.2 计算机的分类18

1.5 计算机应用与发展20

1.5.1 计算机的应用20

1.5.2 计算机发展前景22

小结24

习题24

第二章 指令系统26

引言26

2.1.1 数值数据的数据表示27

2.1 数据表示27

2.1.2 字符的数据表示34

2.1.3 堆栈数据表示36

2.1.4 向量数据表示38

2.1.5 数据表示小结42

2.2 指令格式42

2.2.1 指令长度43

2.2.2 操作码结构44

2.2.3 地址码结构45

2.3 寻址技术47

2.3.1 基本寻址方式47

2.4.1 数据传送指令53

2.4 基本指令和指令类型53

2.3.2 复合寻址方式53

2.4.2 算术逻辑运算指令54

2.4.3 数据转换指令55

2.4.4 程序控制指令55

2.4.5 输入／输出指令59

2.4.6 系统控制指令60

2.5 指令系统的分类60

2.6 指令系统设计与实例62

2.6.1 指令系统设计的基本要求62

2.6.2 CISC和RISC63

2.6.3 指令系统实例64

小结74

习题75

引言77

3.1 基本运算77

第三章 运算方法与运算器77

3.1.1 逻辑运算78

3.1.2 移位运算81

3.1.3 算术运算86

3.2 定点加（减）法运算88

3.2.1 二进制加（减）法运算88

3.2.2 二进制补码加法器92

3.2.3 多功能算术逻辑运算单元ALU96

3.2.4 十进制加法器101

3.3.1 原码一位乘法104

3.3 定点乘法运算104

3.3.2 补码一位乘法109

3.3.3 快速乘法115

3.4 定点除法运算126

3.4.1 原码一位除法126

3.4.2 补码一位除法131

3.4.3 快速除法140

3.5 浮点运算方法144

3.5.1 浮点加（减）运算144

3.5.2 浮点乘法运算147

3.5.3 浮点除法运算151

3.6.1 运算器的基本结构153

3.6 运算器组织153

3.6.2 运算器组成实例157

3.6.3 位片式运算器159

3.6.4 浮点运算器160

小结163

习题163

第四章 控制器166

引言166

4.1 指令结构167

4.1.1 实例计算机的指令系统168

4.1.2 实例计算机指令的含义169

4.2.1 控制器的基本组织172

4.2 控制器的基本设计技术172

4.2.2 基本控制器的设计175

4.3 指令流控制和复杂指令的设计187

4.3.1 计算机指令流的控制187

4.3.2 局部控制周期技术191

4.3.3 微操作控制信号组合逻辑网络的实现195

4.3.4 组合逻辑控制器的设计过程197

4.4 微程序控制器技术200

4.4.1 微程序控制基本原理200

4.4.2 wilkes模型201

4.4.3 实例计算机的微程序实现205

4.5 微程序的技术问题209

4.5.1 微命令控制信号编码与微指令格式210

4.5.2 微指令顺序控制214

4.6 微指令时序控制219

4.6.1 微指令周期220

4.6.2 微指令周期多相控制220

小结221

习题221

第五章 存储器223

引言223

5.1 存储器概论224

5.1.1 存储器的分类224

5.1.2 内存的主要技术指标228

5.2 内存储器的工作原理229

5.2.1 内存储器的基本组成及工作过程230

5.2.2 随机存取存储器RAM233

5.2.3 RAM存储芯片237

5.2.4 只读存储器ROM247

5.3 按内容寻址存储器CAM259

5.3.1 概述259

5.3.2 CAM存储位元电路260

5.3.3 CAM261

5.4 内存储器的设计263

5.4.1 设计内存储器的一般原则和方法263

5.4.2 内存储器的逻辑设计264

5.4.3 内存储器逻辑设计举例267

5.4.4 DRAM刷新275

5.5.1 磁记录原理279

5.5 磁表面存储器279

5.5.2 磁表面存储器的主要技术指标283

5.5.3 磁盘存储器287

5.6 光盘存储器297

5.6.1 光盘记录介质297

5.6.2 光盘分类298

5.6.3 光盘读写原理300

5.7 计算机的存储系统303

5.7.1 并行主存系统303

5.7.2 存储系统及其层次结构307

小结310

习题310

6.1 外围设备简介314

6.1.1 外设分类314

第六章 输入／输出（I/O）控制314

引言314

6.1.2 外设的地位与作用316

6.1.3 外设与主机的连接方式317

6.2 I/O控制的有关问题317

6.2.1 I/O设备与I/O操作特点318

6.2.2 四级I/O子系统和三级I/O子系统319

6.2.3 I/O控制的类型320

6.2.4 I/O接口321

6.2.5 I/O指令325

6.3.2 程序查询传送方式327

6.3 程序直接控制传送327

6.3.1 无条件传送方式327

6.4 中断及程序中断控制传送330

6.4.1 中断的有关问题330

6.4.2 中断系统的结构组成333

6.4.3 程序中断控制传送及其接口342

6.4.4 可编程中断控制器8259A简介346

6.5 直接存储器访问DMA349

6.5.1 DMA概述350

6.5.2 DMA接口的基本组成352

6.5.3 DMA的工作过程354

6.5.4 DMA传送接口类型356

6.5.5 DMA传送举例359

6.6 I/O通道361

6.6.1 I/O通道概述361

6.6.2 通道命令字和通道程序366

6.6.3 通道传送的工作过程370

小结371

习题371

第七章 计算机模块结构与互连373

引言373

7.1 模块结构与互连373

7.1.1 计算机的模块结构373

7.1.2 常见互连结构374

7.2 总线系统概述375

7.2.1 总线的基本组成376

7.2.2 总线系统的基本工作原理377

7.2.3 总线的分类378

7.2.4 总线的特点和性能379

7.3 总线系统的结构380

7.3.1 总线设备380

7.3.2 总线设备接口381

7.3.3 总线控制器382

7.3.4 总线的连接方式383

7.4 总线设计要素386

7.4.1 总线宽度386

7.4.2 总线的复用方式387

7.4.3 总线定时方式388

7.4.4 总线仲裁392

7.4.5 总线数据传送方式399

7.5 PCI总线标准404

7.5.1 PCI总线概述404

7.5.2 PCI总线信号406

7.5.3 PCI总线命令409

7.5.4 PCI总线仲裁410

7.5.5 PCI总线数据传送方式412

小结414

习题415

参考文献416