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第一章 绪论 1

§1-1 电子数字计算机的产生和发展 1

一、电子数字计算机的产生 1

二、电子数字计算机的发展概况 2

三、电子数字计算机的发展动向 4

四、电子计算机分类 5

§1-2 电子数字计算机的特点及应用 6

一、电子数字计算机的特点 6

二、电子数字计算机的应用 7

§1-3 电子数字计算机的硬件框图及解题过程 8

一、电子数字计算机的硬件框图 8

二、电子数字计算机的解题过程 9

思考题与习题 13

第二章 计算机中数的表示法 14

§2-1 按位定值的计数制 14

一、两种进位计数制 14

二、二进制计数的优缺点 15

三、八进制（Octal）和十六进制（Hexadecimal）的表示法 17

§2-2 各种进位制的相互转换 18

一、各种进位制转换成十进制 18

二、将十进制数转换成其它进位制数 20

三、补码表示法 20

三、二进制数与八、十六进制数之间的转换 23

§2-3 数的小数点表示 24

一、定点表示法 24

二、浮点表示法 25

三、定点和浮点表示法的优缺点比较 26

§2-4 数的符号表示——原码、补码、反码、移码 28

一、机器数与真值 28

二、原码表示法 29

四、反码表示法 34

五、移码表示法 36

§2-5 编码 38

一、编码的意义及形式 38

二、二-十进制编码 39

三、具有检测能力的校验码 42

四、具有纠错能力的汉明码 43

五、数字、字母、字符编码 47

思考题与习题 49

一、算术移位的意义 52

二、移位规则 52

第三章 运算方法 52

§3-1 带符号的二进制数的移位运算 52

§3-2 定点加减法运算 54

一、原码加减法运算 54

二、补码加减法运算 57

三、反码加减法运算 60

§3-3 定点乘法运算 63

一、原码一位乘 63

二、原码两位乘 67

三、补码一位乘 69

四、补码两位乘 75

一、原码除法 77

§3-4 定点除法运算 77

二、补码除法 81

§3-5 浮点四则运算 84

一、浮点加减法运算 84

二、浮点乘法运算 88

三、浮点除法运算 90

思考题与习题 91

第四章 逻辑部件 94

第五章 计算机硬件结构简介 95

§5-1 计算机系统的多级层次结构 95

一、第一级机器M1 95

二、第二级虚拟机器M2 95

三、第三级虚拟机器M3 96

五、具有操作系统的多级层次计算机系统 97

四、第四级机器M0 97

§5-2 Von.Neumann计算机的结构特点 98

一、计算机结构与计算机组成 98

二、Von.Neumann计算机的结构特点 100

§5-3 计算机各子系统的基本组成 103

一、存储器子系统 103

二、运算器子系统 105

三、控制器子系统 107

四、I/O子系统 108

§5-4 机器语言的一般特征 109

一、指令的结构形式 110

二、指令格式的举例 122

思考题与习题 125

二、运算器的主要技术指标 127

一、运算器的分类 127

第六章 运算器 127

§6-1 概述 127

三、数据传送表达式 128

§6-2 串行定点二进制运算器 131

一、串行加减法运算器 131

※二、串行乘法运算器 134

※三、串行除法运算器 137

四、串行四则运算器的控制信号 140

§6-3 并行定点二进制运算器 140

一、并行加、减法运算器 141

二、并行加法器的进位链 142

三、并行乘法运算器 148

四、并行除法运算器 149

§6-4 浮点并行运算器 151

五、四则运算的并行运算器 151

一、浮点加、减法运算器 152

二、浮点乘法运算器 155

三、浮点除法运算器 156

§6-5 十进制运算器 157

一、两种编码的十进制加法器 158

二、十进制加减法运算器 162

§6-6 逻辑运算 168

一、测试操作 168

二、比较操作 169

三、求反操作 169

四、逻辑乘、逻辑加和按位加操作 170

思考题与习题 172

§7-1 概述 174

一、存储器分类 174

第七章 存储器 174

二、存储器的主要技术指标 175

§7-2 半导体存储器 176

一、概述 176

二、静态RAM 177

三、动态RAM 182

四、只读存储器ROM 189

§7-3 外存储器 193

一、磁表面存储器存储信息的基本原理 193

二、磁盘存储器 194

三、磁表面存储器的记录方式 197

一、多体模块结构 201

§7-4 多体并行交叉存储器 201

二、多体模块结构存储器的交叉编址 202

三、存控 203

§7-5 快速缓冲存储器 204

一、问题的提出 204

二、快速缓存的编址 204

三、快速缓存的结构 206

§7-6 虚拟存储器 209

一、基本原理 209

二、地址映象 209

三、地址翻译过程 213

四、页面调动 213

思考题与习题 215

一、控制器的基本功能 216

第八章 控制器 216

§8-1 概述 216

二、控制器的组成 217

三、控制器的控制方式 218

四、控制器中微操作命令序列的形成 219

§8-2 中断系统 220

一、中断概述 220

二、中断系统 222

§8-3 时标系统的分析 228

一、机器指令系统对时标系统的影响 228

二、机器指令系统的分析 229

三、指令周期、机器周期及节拍的安排 232

四、CPU工作周期及其标志 234

五、指令的重叠 236

六、局部控制 237

七、指令微操作的节拍安排 238

§8-4 组合逻辑控制部件的设计 241

一、微操作命令的操作时间表 241

二、微操作命令的最简表达式 242

三、微操作命令的逻辑电路 243

§8-5 微程序控制部件的设计 243

一、微程序控制设计思想的产生及其特点 243

二、微程序控制部件的一般工作原理及框图 244

三、微指令控制方式及微地址形成方式 247

四、微指令的重叠 249

五、微程序设计举例 252

思考题与习题 258

§8-6 控制台 258

§9-1 概述 260

一、I/O子系统的发展过程 260

第九章 输入输出系统 260

二、I/O子系统的组成 262

三、I/O设备与主机交换信息的方式 264

四、I/O子系统与主机的连接方式 268

§9-2 总线连接方式的I/O接口电路 268

一、I/O总线 268

二、接口部件 269

二、中断服务方式 270

§9-3 程序查询和中断处理 271

一、程序查询法 271

一、DMA服务方式的特点 279

§9-4 DMA服务方式 279

二、DMA接口的功能及其组成 280

三、DMA服务方式的工作过程 281

§9-5 常用的I/O设备 282

一、键盘输入 282

二、光电输入机 284

三、打印机 288

四、显示设备 294

思考题与习题 299

第十章 小型数字计算机设计 301

§10-1 概述 301

一、数据格式和指令格式 301

二、CPU 302

三、存储器 304

四、输入和输出 306

五、寄存器之间的信息传送控制 307

§10-2 寻址方法和指令系统 307

一、寻址方法 307

二、指令系统 308

§10-3 算术逻辑部件（ALU） 321

一、ALU电路 322

二、ALU运算所需时间 328

三、ALU的谥出判断 328

二、存取周期和访存时间 329

三、控制存储器的访问时间 329

一、时钟周期、CPU主周期和指令周期 329

§10-4 定时信号和操作方式 329

四、操作方式 330

§10-5 控制存储器 331

一、微指令格式 331

二、控制存储器结构框图 335

§10-6 微指令的时序分析 339

一、取指周期的微指令 339

二、间址周期的微指令 341

三、中断周期的微指令 342

四、执行周期的微指令 343

§10-7 I/O和DMA通道 368

§10-8 存储器 371

思考题与习题 372

参考文献 372