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第1章 计算机系统概论 1

1.1计算机的发展与应用 1

1.1.1计算机的发展概况 1

1.1.2摩尔定律 3

1.1.3计算机的发展趋势 4

1.1.4计算机的应用 5

1.2计算机的特性 7

1.3计算机系统的组成 8

1.3.1计算机的硬件系统 8

1.3.2计算机的软件系统 12

1.4计算机系统的层次结构 13

本章小结 14

习题一 15

第2章 数据信息的表示法 16

2.1数值数据的表示法 16

2.1.1数的机器码表示法 16

2.1.2数的定点表示法与浮点表示法 20

2.1.3十进制数的二进制编码与运算 23

2.2非数值数据的表示法 24

2.3数据信息的单位和长度 26

2.3.1数据的单位 26

2.3.2机器字长 27

2.4数据信息的校验 27

2.4.1奇偶校验 27

2.4.2海明校验 29

2.4.3循环冗余校验（CRC） 32

本章小结 35

习题二 36

第3章 运算方法及其实现 40

3.1定点补码加、减法运算 40

3.1.1补码加、减法运算方法 40

3.1.2溢出判断 43

3.1.3补码加、减法的逻辑实现 44

3.2定点乘法运算 45

3.2.1原码一位乘法 45

3.2.2补码一位乘法 48

3.2.3阵列乘法器 51

3.3定点除法运算 51

3.3.1原码一位除法 52

3.3.2补码一位除法 55

3.3.3阵列除法器 58

3.4浮点运算 59

3.4.1浮点数的加、减运算 59

3.4.2浮点乘法运算 61

3.4.3浮点除法运算 61

3.5逻辑运算 62

3.5.1逻辑非 62

3.5.2逻辑乘 63

3.5.3逻辑加 63

3.5.4逻辑异 63

3.6运算器及其数据通路 64

3.6.1运算器的基本结构 64

3.6.2加法器及其进位系统 66

3.6.3集成ALU 70

本章小结 75

习题三 77

第4章 存储系统 79

4.1存储器概述 79

4.1.1基本概念 79

4.1.2存储器分类 80

4.1.3主存的基本结构和工作过程 82

4.2内部存储器 83

4.2.1静态MOS存储器（SRAM） 83

4.2.2动态MOS存储器（DRAM） 87

4.2.3双极型存储器 91

4.2.4只读存储器 92

4.2.5新型存储器 94

4.2.6交叉存储器 96

4.2.7高速缓冲存储器（Cache） 98

4.2.8虚拟存储器 105

4.3辅助存储器 107

4.3.1磁表面存储器及其工作原理 107

4.3.2磁盘存储器 108

4.3.3磁带存储器 112

4.3.4光盘存储器 114

4.3.5DVD简介 118

4.3.6磁盘阵列 118

本章小结 123

习题四 124

第5章 指令系统 127

5.1指令系统的发展 127

5.2指令的格式 128

5.2.1操作码 128

5.2.2地址码 128

5.3指令格式举例 130

5.3.1MCS-51系列单片机指令格式 130

5.3.28088/8086指令格式 131

5.3.3PentiumⅡ指令格式 133

5.4指令和操作数的寻址方式 134

5.4.1指令的寻址方式 134

5.4.2操作数寻址方式 134

5.5指令系统 138

5.5.1几点说明 138

5.5.28086CPU指令系统中的典型指令 139

5.6指令系统的设计与编码 141

5.6.1一台模型计算机的指令系统及编码设计 141

5.6.2对指令系统的设计要求 144

5.6.3定长指令中不定长操作码的扩展方法 145

5.7RISC简介 146

5.7.1复杂指令系统计算机（CISC） 146

5.7.2精简指令系统计算机（RISC） 146

本章小结 152

习题五 152

第6章 中央处理器 154

6.1中央处理器的功能、组成与操作 154

6.1.1中央处理器的功能与组成 154

6.1.2中央处理器的操作 157

6.2指令的执行 158

6.2.1关于指令周期的概念 158

6.2.2指令的执行 160

6.3时序与控制 164

6.3.1中央处理器的时序 164

6.3.2控制方式 167

6.4硬布线控制器 169

6.5微程序控制器 171

6.5.1微程序控制的基本概念 171

6.5.2微程序控制器的组成原理 172

6.5.3微指令及其编码方法 174

6.5.4微程序设计举例 177

6.5.5微指令的执行方式 179

6.6中央处理器举例 180

本章小结 184

习题六 184

第7章 系统总线 186

7.1总线结构 186

7.1.1总线的特性 186

7.1.2总线的连接方式 186

7.2总线的控制与通信 189

7.2.1总线的控制方式 189

7.2.2总线的通信方式 191

7.3总线的信息传送 193

7.3.1信息的传送方式 193

7.3.2传送宽度、总线周期与总线带宽 194

7.3.3数据传送模式 195

7.4常见微机总线与接口 195

7.4.1常用微机总线 196

7.4.2常用总线接口 200

本章小结 201

习题七 202

第8章 输入／输出设备 203

8.1输入／输出设备简介 203

8.1.1输入／输出设备的特点 203

8.1.2输入／输出设备的类型 204

8.2键盘输入设备 205

8.2.1键开关和键盘布局 205

8.2.2键盘编码原理及结构 206

8.3鼠标器 209

8.4打印输出设备 210

8.4.1打印输出设备的分类 211

8.4.2点阵式串行打印机 211

8.4.3激光印字机 214

8.5显示输出设备 216

8.5.1CRT字符显示器的组成 216

8.5.2字符点阵形成原理 218

8.5.3CRT字符显示器工作原理 219

8.5.4CRT图形显示器 222

8.5.5平板显示器 223

本章小结 225

习题八 225

第9章 输入／输出系统 227

9.1输入／输出（I/O）系统概述 227

9.1.1输入／输出设备的选择 227

9.1.2输入／输出的特性 228

9.1.3输入／输出的控制方式 228

9.2输入／输出接口 230

9.2.1接口的功能 230

9.2.2接口的组织 231

9.2.3输入／输出的连接方式 231

9.2.4串行接口 232

9.2.5并行接口 233

9.3程序查询控制方式 234

9.3.1基本原理 234

9.3.2程序查询控制方式的接口 235

9.3.3设备状态字 235

9.3.4输入／输出管理程序举例 236

9.4程序中断控制方式 236

9.4.1中断概述 236

9.4.2中断请求的发送与屏蔽 238

9.4.3中断优先级 238

9.4.4单级中断处理和多重中断处理 239

9.4.5使用屏蔽码改变优先等级 240

9.4.6中断的处理过程 241

9.4.7中断响应 242

9.4.8中断识别 243

9.4.9中断服务和中断返回 246

9.4.10程序中断方式接口 247

9.4.11程序中断1/O方式和程序查询1/0方式的比较 248

9.5DMA方式 248

9.5.1DMA传送 248

9.5.2DMA主要操作过程 249

9.5.3基本的DMA控制器 250

9.5.4选择型和多路型DMA控制器 251

9.5.5DMA与程序中断的区别 252

9.6通道方式 252

9.6.1通道的概念 252

9.6.2通道的类型 253

9.6.3通道方式与DMA方式的比较 254

9.6.4通道结构的发展 255

本章小结 255

习题九 255

第10章 实验 258

实验一运算器——算术逻辑运算器实验 258

实验二运算器——进位控制实验 261

实验三运算器——移位运算实验 263

实验四存储器——静态随机存储器实验 265

实验五微程序控制器实验 267

实验六总线控制器实验 274

实验七基本模型机的设计与实现 276

实验八带移位运算的模型机的设计与实现 280

实验九一台复杂模型机的设计与实现 285

附件一常用集成电路芯片的引脚及功能 292

附件二TDN—CM+＋系统集成操作软件的使用 296

附录习题参考答案 301

参考文献 318