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第1章 计算机系统概述 1

1.1 计算机的基本概念 1

1.1.1 计算机硬件与软件 1

1.1.2 计算机的层次结构 2

1.1.3 冯·诺依曼计算机 3

1.2 计算机的组成单元 3

1.3 计算机的结构与组织 4

1.4 计算机的性能指标 6

1.4.1 机器字长 6

1.4.2 存器容量 6

1.4.3 运算速度 7

1.5 计算机的发展史 8

1.5.1 第一代：真空管计算机 8

1.5.2 第二代：晶体管计算机 11

1.5.3 第三代：集成电路计算机 11

1.5.4 第三代之后 13

1.6 计算机的应用 16

1.6.1 科学计算方面 16

1.6.2 数据处理方面 17

1.6.3 实时控制方面 17

1.6.4 计算机辅助技术方面 18

1.6.5 网络的应用 20

1.6.6 多媒体技术应用 22

1.6.7 人工智能 23

1.7 计算机的展望 24

小结 26

综合练习一 26

一、选择题 26

二、填空题 26

三、思考题 27

第2章 计算机部件与总线 28

2.1 计算机的部件 28

2.2 计算机部件的功能 29

2.2.1 CPU与存储器的功能 29

2.2.2 I/O的功能 35

2.3 计算机部件的互连 35

2.4 总线互连 37

2.5 总线的分类 38

2.5.1 片总线 38

2.5.2 内部总线 38

2.5.3 外部总线 40

2.6 总线的结构 40

2.6.1 单总线结构 40

2.6.2 多总线结构 41

2.7 总线的设计 42

2.7.1 总线信号线的类型 42

2.7.2 总线的时序 43

2.7.3 总线的仲裁 44

2.7.4 总线数据的传输类型 46

2.7.5 总线的带宽 47

2.8 总线性能参数和标准 47

2.8.1 S-100总线 48

2.8.2 MultiBus总线 49

2.8.3 PC/XT总线 49

2.8.4 ISA总线 51

2.8.5 MCA总线 52

2.8.6 EISA总线 52

2.8.7 VESA总线 53

2.8.8 PCI总线 55

2.8.9 AGP总线 57

2.8.10 IEEE 1394总线 60

2.8.11 USB总线 61

2.8.12 PCI-X总线 63

2.8.13 EV6总线 64

2.8.14 NGIO总线 64

2.9 PCI总线 65

2.9.1 PCI局部总线的特征 66

2.9.2 PCI的接插件 66

2.9.3 PCI总线信号 67

2.9.4 PCI总线的命令 69

2.9.5 PCI总线的数据传输 70

2.9.6 PCI总线的仲裁 71

小结 72

综合练习二 72

一、选择题 72

二、填空题 73

三、思考题 74

第3章 主存储器概述 75

3.1 存储器简介 75

3.1.1 存储器的主要技术指标 75

3.1.2 存储器的分类 76

3.1.3 存储器的层次结构 79

3.2 主存储器 80

3.2.1 半导体随机存储器RAM 81

3.2.2 半导体RAM的基本结构 86

3.2.3 静态MOS RAM芯片举例 88

3.2.4 动态MOS RAM芯片举例 90

3.2.5 动态RAM的刷新 91

3.2.6 半导体随机只读存储器ROM 93

3.3 主存储器的容量扩展与纠错 96

3.3.1 芯片的封装 96

3.3.2 主存储器容量扩展 97

3.3.3 主存储器的纠错 99

3.4 高速存储器（Cache） 102

3.4.1 Cache简介 102

3.4.2 Cache的设计指标 103

3.4.3 Pentium的Cache 109

3.5 DRAM的新发展 111

3.5.1 EDRAM 112

3.5.2 CDRAM 112

3.5.3 SDRAM 113

3.5.4 RDRAM 114

3.5.5 DDR DRAM 114

3.5.6 虚拟通道存储器VCM 114

3.5.7 快速循环动态存储器FCRAM 115

小结 115

综合练习三 115

一、选择题 115

二、填空题 116

三、思考题 117

第4章 外部存储器 118

4.1 外部存储器介绍 118

4.2 磁记录原理 118

4.2.1 磁表面存储器的写／读操作 119

4.2.2 磁表面存储器的技术指标 119

4.2.3 磁表面存储器的记录方式 121

4.2.4 记录方式的评价指标 122

4.3 硬磁盘存储器 123

4.3.1 硬磁盘存储器的分类 123

4.3.2　硬盘驱动器 124

4.3.3 硬盘控制器 125

4.3.4 盘片 125

4.3.5 硬盘的磁道记录格式 125

4.3.6 硬盘的分区 127

4.3.7 硬盘及其接口的发展史 129

4.4 磁盘阵列存储器 132

4.5 软磁盘存储器 133

4.5.1 软盘片 134

4.5.2 软盘的记录格式 135

4.5.3 软盘驱动器和控制器 136

4.6 光盘存储器 136

4.6.1 CD-ROM 137

4.6.2　WORM 139

4.6.3 可擦写光盘 139

4.6.4　DVD-ROM 140

4.7　磁带 142

4.8　U盘闪存 142

小结 143

综合练习四 144

一、选择题 144

二、填空题 144

三、思考题 145

第5章　输入／输出系统 146

5.1　输入／输出系统简介 146

5.1.1　输入／输出系统的发展 146

5.1.2　输入／输出系统的组成 147

5.2　I/O模块 148

5.3　程序查询 150

5.3.1　程序查询流程 150

5.3.2　程序查询方式的接口电路 152

5.4　I/O中断 153

5.4.1　中断处理过程 153

5.4.2　I/O中断结构举例 155

5.5　存储器直接存取（DMA）方式 157

5.5.1　DMA方式的特点 157

5.5.2　DMA接口的组成 159

5.5.3　DMA的工作过程 160

5.6　I/O通道方式 161

5.6.1　通道的功能 162

5.6.2　通道指令和程序 162

5.6.3　通道的工作过程 164

5.6.4　I/O通道的类型 165

5.7　外部接口 165

5.7.1　外部接口的类型 165

5.7.2　接口的连接方式 166

5.7.3　SCSI接口 166

5.8　外部设备 171

5.8.1　输入设备 171

5.8.2　输出设备 180

5.8.3　其他外部设备 193

小结 196

综合练习五 196

一、选择题 196

二、填空题 197

三、思考题 198

第6章　计算机运算 199

6.1　无符号数和有符号数 199

6.1.1　无符号数 199

6.1.2　有符号数 199

6.2　数的定点与浮点表示 206

6.2.1　定点表示法 207

6.2.2　浮点表示法 207

6.2.3　应用实例 210

6.2.4　浮点数的IEEE标准 211

6.3　定点算术运算 212

6.3.1　移位运算 212

6.3.2　定点加法与减法运算 214

6.3.3　定点乘法运算 219

6.3.4　定点除法运算 231

6.4　浮点算术运算 239

6.4.1　浮点加减运算 239

6.4.2　浮点乘除运算 243

6.4.3　浮点数运算的硬件配置 248

6.5　算术逻辑单元（ALU） 248

6.5.1　ALU电路 248

6.5.2　并行加法器和进位链 248

6.5.3　算术逻辑运算单元（SN74181） 254

6.5.4　运算器 256

小结 258

综合练习六 259

一、选择题 259

二、填空题 259

三、思考题 260

第7章　指令集系统 262

7.1　机器指令的特征、格式及类型 262

7.1.1　机器指令的特征 262

7.1.2　指令格式 262

7.1.3　指令的类型 265

7.2　指令的操作数类型和操作类型 266

7.2.1　指令的操作数类型 266

7.2.2　Pentium数据类型 267

7.2.3　指令操作类型 267

7.2.4　Pentium操作类型 272

7.3　寻址方式 274

7.3.1　指令寻址 274

7.3.2　数据寻址 275

7.3.3　Pentium的寻址方式 281

7.4　指令格式 282

7.4.1　指令格式的各种因素 282

7.4.2　PDP-8 284

7.4.3　PDP-11 284

7.4.4　Pentium指令格式 285

7.5　RISC精简指令集 286

7.5.1　RISC简介 286

7.5.2　RISC的特征 288

7.6　多媒体指令集 291

7.6.1　MMX指令集 291

7.6.2　SSE指令集 291

7.6.3　3DNow！指令集 292

小结 292

综合练习七 293

一、选择题 293

二、填空题 293

三、思考题 294

第8章　CPU的结构和功能 295

8.1　CPU的结构 295

8.1.1　CPU的结构框图 295

8.1.2　CPU寄存器的组织 296

8.2　指令周期 300

8.2.1　间接周期 300

8.2.2　数据流 301

8.3　指令流水 302

8.3.1　流水线策略 303

8.3.2　限制流水线性能的因素 305

8.3.3　转移指令的处理 306

8.3.4　Intel 80486流水线 309

8.4　超标量处理器 310

8.4.1　超标量和超流水 311

8.4.2　超标量的限制 312

8.4.3　超标量的设计 313

8.4.4　寄存器重命名 316

8.4.5　机器并行性 317

8.4.6　转移预测 318

8.5　Pentium处理器 318

8.5.1　寄存器组织 318

8.5.2　中断处理 321

小结 323

综合练习八 323

一、选择题 323

二、填空题 324

三、思考题 324

第9章　控制器的功能与实现 326

9.1　微操作命令 326

9.1.1　取址周期 326

9.1.2　间址周期 328

9.1.3　执行周期 328

9.1.4　中断周期 330

9.2　控制单元的功能 331

9.2.1　控制单元的功能特性 331

9.2.2　控制信号举例 332

9.2.3　多级时序系统 335

9.2.4　控制方式 336

9.2.5　Intel 8085 338

9.3　组合逻辑式控制器 341

9.3.1　控制器输入 341

9.3.2　微操作的节拍 342

9.3.3　控制器逻辑设计和实现 345

9.4　微程序式控制 346

9.4.1　微程序式控制的思想 346

9.4.2　微指令 347

9.4.3　微指令格式 347

9.4.4　微指令的编码方式 349

9.4.5　微程序控制器工作原理 350

9.4.6　微地址的形成方法 352

9.4.7　静态微程序和动态微程序 352

9.4.8　毫微程序设计 353

9.4.9　微程序设计语言 353

9.4.10　组合逻辑式控制器设计和微程序式控制器设计的比较 354

小结 355

综合练习九 355

一、选择题 355

二、填空题 355

三、思考题 356

第10章　并行处理 357

10.1　多处理 357

10.1.1　多处理机的组织结构 358

10.1.2　多处理操作系统 360

10.1.3　IBM System/370多处理机系统 361

10.1.4　IBM 3033多处理机系统 363

10.2　多处理机系统中的Cache一致性 364

10.2.1　软件方法 364

10.2.2　硬件方法 364

10.3　向量计算 365

10.3.1　向量计算的实现 366

10.3.2　IBM 3090向量组织 369

10.4　并行处理机 373

10.4.1　并行处理机的类型 374

10.4.2　多处理机 375

10.4.3　多计算机 376

小结 377

综合练习十 377

一、选择题 377

二、填空题 377

三、思考题 378

第11章　微型计算机的硬件组成 379

11.1　主板 379

11.1.1　CPU插槽 379

11.1.2　内存插槽 382

11.1.3　总线 383

11.1.4　接口 383

11.1.5　BIOS、CMOS芯片和控制芯片 385

11.1.6　缓存 387

11.1.7　跳线 388

11.2 CPU 389

11.2.1　CPU的发展史 389

11.2.2　常见的几款CPU 391

11.3　内存 394

11.4　硬盘 395

11.4.1　硬盘的类型 396

11.4.2　硬盘的参数 397

11.4.3　硬盘的结构 397

11.4.4　硬盘的跳线 398

11.5　声卡 399

11.6　显示卡 401

11.6.1　显存 402

11.6.2　3D显示卡 403

11.6.3　常见的显卡 403

11.7　显示器 404

11.7.1　显示器的分类 404

11.7.2　显示器的相关技术指标 405

11.7.3　显示器的安全与环保标准 406

11.8　光驱 407

11.8.1　光驱的原理 408

11.8.2　光驱的相关参数 408

11.8.3　光驱的安装 409

11.9　CD-R光盘和刻录机 409

11.9.1　CD-R光盘 409

11.9.2　刻录机 410

11.10　软盘和软盘驱动器 411

11.11 电源 412

11.11.1　电源的结构 412

11.11.2 电源类型 413

11.11.3　电源的技术指标 414

11.11.4　主流的电源产品 415

11.12　机箱 416

11.12.1　机箱的种类 416

11.12.2　机箱的性能 417

11.12.3　机箱的选购标准 418

11.13　键盘和鼠标 418

11.14　打印机 420

11.14.1　打印机类型 420

11.14.2　打印机的维护 422

11.15　扫描仪 423

11.16　调制解调器（MODEM） 426

11.16.1　调制解调器的分类 426

11.16.2　MODEM性能指标 428

11.17　不间断电源（UPS） 428

小结 429

综合练习十一 430

一、选择题 430

二、填空题 430

三、思考题 431

附录A　可编程逻辑器件PLD 432

附录B　Max+PlusⅡ软件 434

附录C　数值系统 435

C.1　各种进位制的对应关系 435

C.2　各种进位制之间的转换 436

C.2.1　二进制转换成十进制 436

C.2.2　十进制转换成二进制 436

C.2.3　二进制和八进制、十六进制之间的转换 437

附录D　ASCII码 439

D.1　非压缩型 440

D.2　压缩型 440

参考答案 441

第1章 441

第2章 442

第3章 445

第4章 447

第5章 449

第6章 451

第7章 452

第8章 454

第9章 456

第10章 458

第11章 460