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第1章 计算机系统概论 1

1.1计算机的硬件系统 1

冯·诺依曼计算机 1

计算机硬件组成 2

1.2计算机的软件系统 3

系统软件 3

应用软件 5

计算机系统的层次结构 6

1.3计算机系统的发展与应用 6

计算机的发展简史 6

计算机的分类 9

计算机的应用领域 11

1.4现代计算机设计技术 13

精简指令集计算机 13

嵌入式计算机 14

本章小结 16

习题1 16

第2章 计算机的逻辑部件 19

2.1数字逻辑与数字电路 19

逻辑代数的基本知识 19

常见的门电路 20

2.2常用的组合逻辑电路设计 22

加法器 22

译码器设计 25

移位寄存器 28

计数器设计 30

2.3 EDA技术 32

EDA技术简介 32

EDA技术应用 33

2.4硬件描述语言V HDL 34

VHDL语言程序格式 35

V HDL语言的应用 37

2.5实例解析 38

本章小结 40

习题2 40

第3章 运算方法和运算部件 42

3.1数字化信息编码 42

数字化信息编码的概念 42

二进制编码和码制转换 43

3.2常用的数据表示 47

真值与机器数 47

机器码 47

定点数和浮点数 48

3.3二进制数值数据的编码与运算算法 49

原码、反码和补码 49

补码加减法运算规则 50

补码加减法运算部件 51

定点原码一位乘法运算 52

定点原码一位乘法运算部件 54

定点补码一位乘法运算 54

定点原码一位除法运算 56

定点补码一位除法运算 58

定点运算部件 59

3.4浮点数与浮点运算器 61

浮点数描述 61

浮点数的加减法运算 64

浮点数的乘法运算 67

3.5数据校验码 68

奇偶校验码 69

海明校验码 70

循环冗余校验码 74

3.6实例解析 77

本章小结 79

习题3 79

第4章 存储系统 82

4.1计算机存储系统组织方式 82

4.2半导体存储器芯片介绍 83

SRAM芯片的结构和工作原理 84

DRAM芯片的结构和工作原理 86

ROM的结构和原理 87

相联存储器 89

4.3主存储系统 89

位扩展 90

字扩展 91

字位扩展 95

4.4高速缓冲存储器Cache 96

Cache基本原理 96

地址映像 97

替换策略及更新策略 99

4.5虚拟存储系统 100

页式存储系统 100

段式虚拟存储 109

段页式虚拟存储 111

4.6外存设备与磁盘阵列技术 113

外存设备概述 113

磁盘设备的组成与运行原理 114

光盘设备的组成与运行原理 116

磁盘阵列技术与容错支持 116

4.7实例解析 118

本章小结 119

习题4 119

第5章 指令系统 121

5.1指令系统概述 121

5.2指令格式 122

操作码 123

地址码 123

5.3操作数的存储及其寻址方式 124

操作数的类型 124

操作数存储方式 125

数据的寻址方式 126

5.4指令系统功能设计 129

常见指令类型 129

指令系统设计思想 131

指令系统举例 133

5.5指令系统的发展 140

5.6实例解析 141

本章小结 143

习题5 143

第6章 中央处理器 145

6.1 CPU的功能和构成 145

CPU的功能 145

CPU的主要寄存器 146

CPU的组成 147

CPU的主要技术参数 148

6.2控制器 149

控制器的功能 149

控制器的组成 150

控制器的实现方式 151

6.3指令周期 153

指令周期的基本概念 153

非访存指令周期 154

访存指令周期 156

控制指令周期 157

6.4微程序控制器 158

微程序控制器的基本概念 158

微程序控制器的组成 160

微程序控制器的设计技术 161

微指令格式 163

6.5组合逻辑控制器 166

组合逻辑控制器的基本结构 166

组合逻辑控制器的设计原理 167

组合逻辑控制器和微程序控制器的比较 167

6.6流水线技术 168

基本概念 168

访存冲突和相关处理 171

6.7实例解析 172

本章小结 174

习题6 175

第7章 总线 178

7.1总线的基本概念与特性 178

总线的概念 178

总线的特性 179

7.2总线分类与结构 180

总线分类 180

总线结构 181

总线结构举例 184

7.3总线标准 185

标准总线简介 185

PCI总线 186

PCI-Express总线 189

7.4总线判优控制 190

链式查询方式 190

计数器定时查询方式 190

独立请求方式 191

7.5总线数据通信 192

同步通信 192

异步通信 194

半同步通信 194

分离式通信 195

7.6外部总线接口 196

7.7实例解析 198

本章小结 199

习题7 199

第8章 输入／输出系统 202

8.1 I／O系统 202

I／O系统概述 202

I／O系统组成 204

8.2计算机I／O方式 205

程序查询方式 205

中断方式 206

DMA方式 209

8.3 I／O设备 215

I／O设备概述 215

显示器 216

打印机 221

键盘 225

8.4实例解析 227

本章小结 228

习题8 228

第9章 微程序控制计算机的设计 232

9.1微程序控制计算机概述 232

设计要求与目标 232

计算机硬件设计 232

9.2指令系统设计 238

指令类型 238

设计指令执行流程 240

9.3微程序设计 241

微程序控制器 242

微程序设计 242

9.4编写源程序 246

指令机器码 246

机器程序设计实例 246

本章小结 247

习题9 247

第10章 实训 249

实训一 运算器 249

实训二 存储器 256

实训三 微控制器实验 259

实训四 基本模型机设计与实现 267

参考文献 272