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第1章 计算机系统概论1

1.1 计算机系统简介1

1.1.1 计算机硬件和软件的概念1

1.1.2 计算机的基本组成2

1.1.3 计算机程序、指令和语言4

1.1.4 计算机系统的层次结构6

1.2 计算机的分类及其应用8

1.2.1 计算机的分类8

1.2.2 计算机的应用11

1.3 计算机的特点和主要性能指标13

1.3.1 计算机的特点13

1.3.2 计算机硬件的主要技术指标14

1.4 电子计算机的发展16

1.4.1 电子计算机的发展历史16

1.4.2 微型计算机的发展18

1.4.3 计算机的发展展望20

习题121

第2章 信息编码及其在计算机中的表示24

2.1 信息的数字化编码和信息的数据类型24

2.1.1 信息的数字化编码24

2.1.2 信息的数据类型24

2.2 进位计数制及其相互转换25

2.2.1 常用的进位计数制25

2.2.2 常用进位计数制间的相互转换26

2.3 非数值数据的表示30

2.3.1 字符数据的表示30

2.3.2 汉字编码31

2.4 数值数据的表示和运算34

2.4.1 机器数34

2.4.2 定点数的原码、反码、补码和移码38

2.4.3 定点数和浮点数42

2.4.4 十进制数的编码45

2.5 数据校验码49

2.5.1 码制的距离49

2.5.2 奇偶校验码49

2.5.3 汉明校验码50

2.5.4 循环冗余校验码52

习题254

第3章 组成计算机硬件的基本器件57

3.1 逻辑代数与逻辑电路57

3.1.1 逻辑代数57

3.1.2 逻辑电路62

3.2 组合逻辑电路63

3.2.1 加法器64

3.2.2 算术逻辑单元65

3.2.3 译码器65

3.2.4 数据选择器66

3.3 时序逻辑电路66

3.3.1 触发器66

3.3.2 寄存器68

3.3.3 计数器70

3.4 总线缓冲器和总线控制器71

3.4.1 总线缓冲器71

3.4.2 总线控制器72

3.5 时钟发生器73

3.5.1 时钟发生器芯片8284介绍73

3.5.2 8284与CPU的连接74

习题374

第4章 机器数的运算方法及运算器77

4.1 机器数的加减运算及其实现77

4.1.1 原码加法77

4.1.2 补码加法78

4.1.3 减法运算81

4.1.4 补码加减运算线路的实现82

4.2 定点乘法及其实现83

4.2.1 原码一位乘法及其实现83

4.2.2 定点补码一位乘法及其实现85

4.2.3 原码两位乘法88

4.2.4 补码两位乘法89

4.3 定点除法及其实现91

4.3.1 定点原码除法91

4.3.2 定点补码除法94

4.4 浮点数的算术运算96

4.4.1 浮点数的补码加法运算96

4.4.2 浮点数的乘法运算96

4.4.3 浮点数的除法运算97

4.5 运算器的组成和结构97

4.5.1 算术逻辑单元ALU97

4.5.2 通用寄存器组99

4.5.3 状态寄存器100

4.5.4 数据通路100

4.5.5 运算器的基本结构103

4.5.6 运算器组成实例105

4.6 浮点运算器107

4.6.1 浮点运算器的硬件配置107

4.6.2 80387的主要性能107

4.6.3 80387的内部结构108

4.6.4 80387的硬件特性110

4.6.5 协处理器的工作方式111

习题4111

第5章 指令系统114

5.1 机器指令的格式114

5.1.1 指令的含义114

5.1.2 指令格式114

5.1.3 指令格式举例116

5.1.4 指令操作码的编码格式117

5.1.5 指令字长度与机器字长的关系118

5.1.6 指令助记符119

5.2 寻址方式119

5.2.1 寻址方式和有效地址的概念119

5.2.2 基本寻址方式120

5.2.3 寻址方式举例123

5.3 指令的种类126

5.3.1 数据传送类指令126

5.3.2 算术逻辑运算类指令127

5.3.3 字符串处理指令128

5.3.4 输入／输出（I/O）指令129

5.3.5 特权指令和陷阱指令129

5.3.6 转移指令130

5.3.7 子程序调用指令131

5.3.8 处理器控制指令132

5.4 指令的执行方式132

5.4.1 指令的顺序执行方式132

5.4.2 重叠执行方式132

5.4.3 流水线方式133

5.4.4 指令的执行过程134

5.5 精简指令计算机（RISC）的指令系统138

5.5.1 RISC的由来与发展138

5.5.2 RISC的特点138

5.5.3 RISC指令系统举例139

习题5141

第6章 存储器系统145

6.1 存储器与存储系统概述145

6.1.1 存储器的作用145

6.1.2 存储器分类146

6.1.3 存储器的层次结构148

6.2 主存储器149

6.2.1 主存储器的性能技术指标149

6.2.2 随机存取存储器151

6.2.3 只读存储器163

6.3 并行主存储器167

6.4 高速缓冲存储器170

6.4.1 程序访问的局部性170

6.4.2 高速缓冲存储器的工作原理170

6.4.3 高速缓冲器的组织与管理172

6.5 虚拟存储器175

6.5.1 虚拟存储器概述176

6.5.2 页式虚拟存储器177

6.5.3 段式虚拟存储器180

6.5.4 段页式虚拟存储器181

6.6 辅助存储器182

6.6.1 硬磁盘存储器183

6.6.2 磁带存储器185

6.6.3 光盘存储器186

6.6.4 闪烁存储器和移动存储设备189

习题6191

第7章 中央处理器196

7.1 中央处理器的功能及组成196

7.1.1 CPU的功能196

7.1.2 CPU的组成196

7.1.3 CPU中的主要寄存器198

7.2 指令周期199

7.2.1 指令周期的基本概念199

7.2.2 非访内指令的指令周期201

7.2.3 直接访内指令的指令周期203

7.2.4 间接访内指令的指令周期205

7.2.5 程序控制指令的指令周期207

7.3 组合逻辑控制器207

7.4 微程序控制器208

7.4.1 微程序控制器的基本概念208

7.4.2 微程序控制器的组成原理209

7.4.3 微指令结构210

7.4.4 微指令的执行方式216

7.4.5 微程序控制例题217

7.5 流水线处理器221

7.5.1 流水线原理221

7.5.2 流水线分类223

7.5.3 流水线中的相关问题224

7.6 RISC CPU227

7.6.1 RISC机的优点227

7.6.2 RISC CPU227

7.7 CPU的发展229

7.7.1 CPU采用的新技术229

7.7.2 CPU的新发展231

习题7235

第8章 系统总线238

8.1 总线概述238

8.1.1 总线的基本概念238

8.1.2 总线原理239

8.1.3 总线结构类型239

8.1.4 总线的分类241

8.2 总线的组成243

8.2.1 总线驱动和三态门243

8.2.2 总线控制244

8.2.3 总线通信246

8.2.4 出错处理248

8.3 微机总线248

8.3.1 ISA总线248

8.3.2 EISA总线249

8.3.3 MCA总线249

8.3.4 局部总线PCI249

8.3.5 AGP总线250

8.3.6 通用串行总线USB250

习题8252

第9章 外围设备与多媒体技术255

9.1 外围设备概述255

9.1.1 什么是外围设备255

9.1.2 外围设备的分类和功能255

9.1.3 外围设备与主机系统的联系258

9.1.4 外围设备的发展方向259

9.2 输入设备260

9.2.1 键盘260

9.2.2 鼠标器263

9.2.3 扫描仪265

9.2.4 数码相机268

9.3 显示设备270

9.3.1 显示设备的分类270

9.3.2 显示技术中的有关术语271

9.3.3 显示器的工作原理272

9.3.4 显示器的主要性能指标274

9.3.5 显示控制卡276

9.3.6 LCD显示器和CRT显示器的比较及显示技术未来发展趋势278

9.4 打印机和绘图仪279

9.4.1 打印机的分类279

9.4.2 点阵针式打印机280

9.4.3 激光打印机283

9.4.4 喷墨打印机284

9.4.5 打印机的主要性能指标285

9.4.6 绘图仪286

9.5 多媒体技术288

9.5.1 多媒体概述288

9.5.2 多媒体技术的特点290

9.5.3 多媒体信息处理的关键技术291

9.5.4 多媒体技术的应用领域296

习题9297

第10章 输入／输出系统301

10.1 I/O系统概述301

10.1.1 I/O系统的功能与组成301

10.1.2 输入／输出设备的寻址方式302

10.1.3 输入输出数据传送控制方式303

10.2 程序查询输入／输出方式304

10.2.1 程序查询方式的接口304

10.2.2 程序查询输入／输出方式305

10.3 程序中断输入输出方式306

10.3.1 中断的基本概念306

10.3.2 中断方式的接口307

10.3.3 中断的响应和处理308

10.3.4 多级中断309

10.4 DMA方式310

10.4.1 DMA方式的基本概念310

10.4.2 DMA传送方式311

10.4.3 基本的DMA控制器312

10.4.4 DMA工作过程313

10.5 通道方式314

10.5.1 通道的作用和功能314

10.5.2 通道的种类315

10.5.3 通道的工作过程316

习题10317

第11章 计算机组成实验指南320

11.1 THJZ-1型计算机组成原理实验系统概述320

11.1.1 引言320

11.1.2 系统组成与特点320

11.1.3 系统通用电路简介321

11.1.4 系统控制信号定义及说明324

11.1.5 系统技术指标325

11.1.6 系统使用与初始化326

11.2 实验内容327

11.2.1 实验一 运算器组成实验327

11.2.2 实验二 存储器实验329

11.2.3 实验三 数据通路实验331

11.2.4 实验四 微程序控制实验333

11.2.5 实验五 计算机组成与指令周期实验336

11.3 集成电路说明及其他341

11.3.1 集成电路说明341

11.3.2 微指令代码表343

11.3.3 8位数据通路原理图343

习题答案346

习题1346

习题2347

习题3347

习题4348

习题5349

习题6350

习题7351

习题8351

习题9352

习题10353

参考文献354