计算机原理与设计PDF电子书下载

第一章概论 1

1.1计算机发展简史 1

目 录 1

1.2计算机系统的层次结构 3

1.2.1计算机系统的组成 3

1.2.2计算机系统的层次结构 4

1.3计算机特点与分类 5

1.3.1计算机性能与特点 5

1.3.2计算机分类 6

1.4计算机组成 7

1.4.1计算机基本组成部件 7

1.4.2运算器ALU 9

1.4.3存储器M 9

1.4.4控制器CU 11

1.4.5 I/O部件 13

1.5.1指令类型与指令格式 14

1.5指令与程序 14

1.5.2机器语言程序 15

1.5.3汇编语言程序 18

1.6计算机工作过程 23

1.6.1计算机总框图 23

1.6.2指令执行过程 23

1.6.3计算机工作过程 24

1.7计算机应用与展望 25

习题 29

第二章计算机中数据表示 30

2.1定点数（整数与小数）表示 30

2.2浮点数表示 32

2.3字符串数据表示 36

2.4十进制数据表示 39

2.5向量数据表示 42

2.6堆栈数据表示 46

习题 52

第三章运算方法和运算器 54

3.1寄存器间数据传送的数据通路 54

3.1.1寄存器传送语言RTL 55

3.1.2寄存器的并行传送 56

3.1.3寄存器的串行传送 56

3.1.4总线传送 57

3.1.5存储器传送 59

3.2逻辑运算 60

3.2.1清0微操作 61

3.2.2置1微操作 61

3.2.3逻辑与微操作 61

3.2.4逻辑或微操作 61

3.2.5异或微操作 62

3.3移位运算微操作 63

3.3.2负数补码算术移位 65

3.3.1负数原码算术移位 65

3.3.3负数反码算术移位 66

3.4几种常用的算术微操作 67

3.4.1加微操作 67

3.4.2求反、求补微操作 67

3.4.3减微操作 67

3.4.4递增、递减微操作 68

3.5定点加（减）法运算及其加速方法 68

3.5.1原码加（减）法运算 68

3.5.2补码加（减）法运算 70

3.5.3反码加（减）法运算 71

3.5.4二进制加法器 72

3.5.5十进制加法器 75

3.5.6加法运算及其加速方法 78

3.6.1原码一位乘法 86

3.6定点乘法运算 86

3.6.2补码一位乘法 88

3.7定点除法运算 96

3.7.1原码一位除法 96

3.7.2补码一位除法 101

3.8浮点运算 112

3.8.1浮点加（减）法运算 113

3.8.2浮点乘法运算 116

3.8.3浮点除法运算 118

3.9截断、舍入规则与误差分析 121

3.9.1舍入规则 121

3.9.2误差分析 122

习题 133

4.1两位乘法 136

4.1.1原码两位乘法 136

第四章快速乘除法运算 136

4.1.2补码两位乘法 141

4.2三位乘法 146

4.3多位乘法 152

4.4加（减）除数的跳1跳0除法 172

4.5迭代除法 181

习题 192

第五章指令系统与寻址技术 193

5.1指令格式 193

5.2寻址技术 199

5.2.1直接寻址 199

5.2.2变址寻址 200

5.2.3间接寻址 203

5.2.4直接数寻址 205

5.2.5基址寻址 205

5.2.6自相对寻址 207

5.2.7寻址方式举例 208

5.3指令系统 210

5.3.1指令系统基本要求 210

5.3.2指令分类与基本指令类型 212

5.3.3程序控制指令 216

习题 224

第六章控制器组成 226

6.1基本功能与控制方式 226

6.1.1控制器的基本功能 226

6.1.2控制器的控制方式 227

6.2信息传送方式与控制器结构 230

6.2.1总线信息传送方式 230

6.2.2非总线传送方式 232

6.3时标系统 234

6.3.1指令周期与节拍信号 234

6.3.2指令周期与存储周期 235

6.3.3节拍的划分 236

6.4中断系统 238

6.4.1中断分类 239

6.4.2中断建立与判优 241

6.4.3 中断响应 244

6.4.4中断处理 247

6.5组合逻辑控制器设计举例 250

6.5.1设计方法 250

6.5.2设计环境的描述 252

6.5.3指令流程分析 252

6.5.4微操作控制部件的设计 253

6.5.5 PLA控制逻辑 256

习题 258

第七章微程序 259

7.1微程序控制基本原理 259

7.2.2最短字长编码 262

7.2.1直接控制编码 262

7.2微指令编码 262

7.2.3分段直接编码 263

7.2.4分段间接编码 265

7.2.5常数源字段E 265

7.3微指令地址 266

7.3.1微地址形成问题 266

7.3.2顺序－转移型微地址 269

7.3.3断定型微地址 271

7.4微指令格式 274

7.4.1水平微指令 274

7.4.2垂直微指令 276

7.5.1微指令周期 279

7.5.2微指令多相控制 279

7.5微指令时序控制 279

7.5.3串行控制与并行控制 280

7.5.4快速微程序转移 282

7.6微程序设计举例 286

7.6.1设计环境的描述 286

7.6.2微程序控制方案与控制时序选择 287

7.6.3微程序流程分析 288

7.6.4微指令编码设计与微地址分配 290

7.6.5编制微码表 292

习题 294

第八章存储器原理 295

8.1存储器发展概况 295

8.2存储器的分类 296

8.3存储系统 297

8.2.4直接存取存储器DAS 297

8.2.5串行存取存储器SAM 297

8.2.3只读存储器ROM 297

8.2.2相联存储器CAM 297

8.2.1随机存取存储器RAM 297

8.3.1多层次存储结构系统 298

8.3.2多体存储器 300

8.3.3多模块并行交叉存储器 301

8.4半导体存储器 302

8.4.1双极型RAM 303

8.4.2 MOS型RAM 311

8.4.3半导体CAM 325

8.4.4 CCD和磁泡存储器 327

8.4.5半导体ROM 338

习题 346

第九章存储器设计 347

9.1半导体存储器的测试 347

9.1.1静态测试与动态测试 347

9.1.2功能测试 349

9.2半导体存储器设计 355

9.2.1设计存储器的一般原则和方法 355

9.2.2存储器的逻辑设计 356

9.2.3存储器逻辑设计举例 359

习题 376

第十章磁表面存储器 378

10.1数字磁记录原理 378

10.1.1磁记录材料 378

10.1.2磁头 379

10.1.3信息存取原理 383

10.2数字磁记录方式 386

10.2.1 记录方式及其评定方法 387

10.2.2游程长度受限码（RLLC）的描述和结构参数 391

10.2.3 RLLC分析与设计 395

10.3磁带存储器 406

10.3.1概述 406

10.3.2磁带机的基本结构 409

10.3.3磁带机基本工作原理 418

10.3.4磁带数据记录格式 421

10.4磁盘存储器 425

10.4.1概述 425

10.4.2可换式硬盘存储器结构 430

10.4.3磁头定位驱动系统 432

10.4.4读写电路与控制电路 441

11.3.1概述 449

10.4.5磁盘记录格式 451

10.4.6软盘存储器 453

10.5光存储和磁光存储 461

10.5.1 光存储 462

10.5.2磁光存储 464

习题 465

11.1键盘 468

第十一章输入输出设备 468

11.1.1按键 469

11.1.2键盘编码器 471

11.1.3键盘输入 473

11.2 CRT显示器 473

11.2.1显示器性能参数 474

11.2.2显示器件CRT 475

11.2.3扫描技术 480

11.2.4字符生成原理 483

11.2.5显示存储器 488

11.2.6字符显示器的设计 489

11.2.7图形显示器 492

11.3输出印刷设备 494

11.3.2击打式打印机 497

11.3.3激光印刷和喷墨印刷 508

11.4.1数据站 515

11.4数据站和软盘输入输出设备 515

11.4.2软盘输入输出设备 528

11.4.3数据输入系统 532

11.5数字化仪和绘图机 534

11.5.1数字化仪 535

11.5.2绘图机 536

习题 539

第十二章输入输出控制 541

12.1 I/O控制和I/O子系统 541

12.1.1 I/O设备和I/O操作的特点 542

12.1.2 I/O组织的基本原则 542

12.1 3 I/O控制的基本功能 545

12.1.4 I/O控制的发展和类型 545

12.2总线结构 548

12.2.1总线类型 549

12.2.2总线通信和控制 551

12.3程序中断控制传送 556

12.3.1输入输出指令 556

12.3.2程序中断的输入输出 556

12.4直接存储器访问DMA 560

12.4.1 DMA的功能和特性 560

12.4.2访存冲突处理和DMA接口组成 561

12.5 VAX-11机的输入输出 564

12.5.1同步底板互连器SBI 564

12.5.2单总线适配器UBA 565

12.5.3 多总线适配器MBA 566

12.6 I/O通道 567

12.6.1 I/O通道的基本概念 567

12.6.2通道种类 568

12.6.3通道流量计算 571

12.6.4通道命令和通道程序 572

习题 575