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目录 1

第一章 概论 1

§1.1计算机的组成 1

1.1.1计算机硬件组成 1

1.1.2计算机软件组成 3

§1.2计算机的工作原理 4

§1.3计算机系统的层次结构 5

§1.4计算机的分类 6

练习题 7

第二章 数制与代码 8

§2.1数制 8

2.1.1进位计数制 8

2.1.2各进制间的转换 9

2.1.3二进制数的基本运算 12

§2.2机器代码 13

2.2.1二进制数的代码 13

2.2.2定点数与浮点数 16

2.2.3十进制数和字符编码 18

2.2.4校验码 20

2.2.5汉字编码 24

练习题 25

第三章 基本运算方法及其实现 28

§3.1基本逻辑部件与基本微操作 28

3.1.1寄存器及传送微操作 28

3.1.2计数器 29

3.1.3加法器 30

3.1.4译码器 31

3.1.5多路选择器 32

3.2.1定点补码加法 33

§3.2定点数的加减运算及其实现 33

3.2.2定点补码减法 34

3.2.3加减运算的溢出 34

3.2.4加减运算的实现 35

§3.3定点乘除法的算法及其实现 36

3.3.1原码乘法 36

3.3.2定点补码乘法 37

3.3.3定点除法及其实现 41

§3.4浮点数的运算方法 41

3.3.4快速乘法 43

3.4.1对阶 44

3.4.2尾数相加、减 44

3.4.3后处理 45

3.5.1余3码运算方法及其加法器 46

§3.5十进制运算 46

3.5.2BDD码的加法运算及其实现 47

§3.6逻辑代数与逻辑运算 48

3.6.1逻辑代数的基本定理 48

3.6.2逻辑函数的化简与实现 49

3.6.3代码的逻辑运算及其实现 53

练习题 55

第四章 指令系统 57

§4.1指令格式 57

4.1.1地址码格式 57

4.1.2操作码格式 58

§4.2寻址方式 59

4.2.1立即寻址 59

4.2.2直接寻址 60

4.2.3间接寻址 60

4.2.4相对寻址 61

4.2.5变址寻址 62

4.2.6堆栈寻址 63

§4.3指令种类 64

4.3.1传送指令 64

4.3.2算术运算指令 65

4.3.3逻辑运算指令 65

4.3.4控制类指令 65

4.3.5输入输出指令 66

4.3.6其他指令 67

§4.4指令系统举例 67

4.4.1INTEL8086程序模型 67

4.4.2指令格式 68

4.4.3寻址方式 68

4.4.4指令种类 70

§4.5指令系统的优化与发展 73

4.5.2指令种类的优化 74

4.5.1指令格式的优化 74

练习题 75

第五章 中央处理机 77

§5.1运算器 77

5.1.1运算器的基本组成 77

5.1.2浮点运算器的组成 81

§5.2控制器的功能与组成 81

5.2.1取出现行的指令，并决定下条要执行的指令地址 81

5.2.2解释指令 82

5.2.3给出定时信号 82

5.2.4产生微操作控制信息 82

5.2.5处理应急事件 83

§5.3指令的执行过程与控制方式 83

5.3.1一条指令的执行过程 83

5.3.2指令执行的微操作流程 84

5.3.3指令周期、节 拍周期、CPU周期 85

5.3.4控制方式 86

§5.4时序部件 87

§5.5微程序控制器 88

5.5.1问题的提出 88

5.5.2WILKES模型 89

5.5.3微程序控制器的基本工作原理 90

5.5.4微指令格式 90

5.5.5微指令的时序与控制 93

5.5.6微程序控制器举例 94

5.5.7微程序的应用 98

§5.6中断系统 100

5.6.1中断功能 100

5.6.3中断请求的产生与排优 101

5.6.2中断种类 101

5.6.4中断响应与处理 103

5.6.5关于多重中断 104

练习题 105

第六章 存储系统 107

§6.1概述 107

6.1.1存储器的组成 107

6.1.2存储器的分类 109

6.1.3存储器的主要指标 110

6.1.4存储器系统的层次结构 111

§6.2主存储器 111

6.2.1存储器芯片 112

6.2.2主存储器的组成 116

6.2.3主存储器与CPU的连接 117

6.2.4动态存储器的刷新 119

6.2.5只读存储器 120

6.2.6相关存储器 122

§6.3辅助存储器 123

6.3.1磁表面存储的原理 124

6.3.2磁记录方式 125

6.3.3磁盘存储器 127

6.3.4磁带存储器 130

6.3.5光盘存储器 132

§6.4多体存储器 133

6.4.1多体并行存取 133

6.4.2多体交叉存取 134

§6.5高速缓冲存储器（Cache） 135

6.5.1高速缓冲存储器的结构与工作原理 135

6.5.2地址转换的方式 136

6.5.3替换算法 138

§6.6虚拟存储器 139

6.6.1多道程序运行与程序再定位 140

6.6.2虚拟存储器的地址映象 141

6.6.3虚拟存储器的工作过程 143

§6.7主存储器保护 145

6.7.1加界保护方式 145

6.7.2键保护方式 145

6.7.3环保护方式 145

练习题 146

第七章 输入输出系统 148

§7.1输入输出设备简介 148

7.1.1键盘、鼠标、触摸屏 149

7.1.2显示器 150

7.1.3打印机 152

7.1.4过程控制与检测设备 152

7.2.2总线的组成 154

§7.2总线 154

7.2.1总线的分类 154

7.2.3总线的通信方式 155

7.2.4总线控制 157

7.2.5总线举例——串行总线RS-232 158

§7.3输入输出设备的寻址方式 159

7.3.1独立编址 159

7.3.2存储器统一编址 160

§7.4输入输出控制方式 160

7.4.1程序查询输入输出控制方式 160

7.4.2程序中断输入输出控制方式 162

7.4.3直接内存访问（DMA）控制方式 165

7.4.4通道输入输出控制方式 167

7.5.1多媒体技术的基本概念 175

§7.5多媒体技术简介 175

7.5.2多媒体技术的主要关键技术 177

7.5.3多媒体系统的软件 178

7.5.4多媒体计算机中的总线 178

练习题 180

第八章 计算机体系结构 182

§8.1计算机体系结构的基本概念 182

8.1.1计算机体系结构 182

8.1.2体系结构的发展 182

8.1.3体系结构的并行性 183

§8.2流水线处理 184

8.2.1重叠控制与先行控制 184

8.2.2流水处理技术 186

8.2.3流水线分类 186

8.2.4流水线性能分析 187

8.2.5流水线处理中的两个技术问题 189

8.2.6向量处理机 190

§8.3并行处理机 192

8.3.1并行处理机的组成 192

8.3.2并行处理机的性能分析 193

8.3.3阵列处理机 194

§8.4多处理机系统 195

8.4.1多处理机的结构与特点 196

8.4.2多处理机的互连网络 197

8.4.3多处理机系统中的处理机与存储器 199

8.4.4多处理机系统中的软件 200

§8.5精简指令系统计算机（RISC） 200

8.5.1从CISC到RISC 200

8.5.2RISC技术的特点 201

8.5.3RISC技术的发展 203

§8.6数据流计算机 205

§8.7当前高档微型机的体系结构 206

练习题 207

第九章 数据通信与计算机网络 209

§9.1概述 209

9.1.1计算机网络的基本概念 209

9.1.2计算机网络的发展 210

§9.2数据通信 211

9.2.1数据通信的基本概念 211

9.2.2信道 212

9.2.3通信方式 213

9.2.4差错检测 214

9.2.5通信系统的性能参数 215

9.2.6数据交换技术 216

9.2.7通信路径选择 217

9.3.2计算机网络的拓朴结构 218

§9.3计算机网络结构 218

9.3.1计算机网络的基本组成 218

9.3.3局部网与远程网 219

9.3.4计算机网络的体系结构 220

§9.4ISO/OSI参考模型 221

9.4.1开放式系统互连基本参考模型ISO/OSI 222

9.4.2ISO/OSI参考模型的层次结构 222

§9.53+以太网（ETHERNET）介绍 224

9.5.1以太网的基本知识 224

9.5.23+网介绍 226

练习题 228

第十章 计算机安全、可靠性与性能评价 230

§10.1计算机安全概述 230

10.1.1计算机安全的基本概念 230

10.1.3计算机病毒 232

10.1.2计算机犯罪 232

10.1.4计算机安全技术 233

§10.2计算机的可靠性 235

10.2.1基本概念 235

10.2.2可靠性分析 237

10.2.3故障诊断 238

10.2.4容错技术 238

§10.3系统性能评价 239

10.3.1概述 239

10.3.2计算机系统及部件的性能指标 240

10.3.3评价技术 241

练习题 243

附录 245

参考文献 247