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第1章 计算机系统概论 1

1.1 计算机的发展 1

1.1.1 计算机的发展史 1

1.1.2 计算机的类型 2

1.1.3 系列机的概念 3

1.1.4 计算机的发展方向 3

1.2 计算机系统的组成 4

1.2.1 计算机的硬件系统 4

1.2.2 计算机的软件系统 6

1.2.3 软件与硬件的关系 7

1.3 计算机系统的层次结构 7

1.4 计算机的特性 8

1.5 计算机的主要性能指标 9

1.6 计算机的应用 10

1.7 本章基础要点 10

1.8 习题及参考答案 11

第2章 数据信息的表示 13

2.1 数值数据的表示法 13

2.1.1 真值与机器数 13

2.1.2 数的机器码表示 14

2.1.3 数的定点表示 17

2.1.4 数的浮点表示法 19

2.2 非数值数据的表示 24

2.2.1 字符的表示 24

2.1.2 汉字的表示 24

2.3 数据信息的校验 25

2.3.1 奇偶校验 26

2.3.2 海明码校验 26

2.3.3 循环冗余校验(CRC)码 28

2.4 本章基础要点 34

2.5 习题及参考答案 35

第3章 运算方法和运算器 42

3.1 移位运算 42

3.1.1 左移 42

3.1.2 右移 43

3.2 定点加减法运算 44

3.2.1 定点补码加、减法与溢出概念 44

3.3.1 原码一位乘法 48

3.3 定点乘法运算 48

3.3.2 补码一位乘法 50

3.3.3 原码两位乘法 54

3.3.4 补码两位乘法 55

3.3.5 阵列乘法器 56

3.4 定点除法运算 57

3.4.1 原码一位除法 57

3.4.2 补码一位除法 59

3.4.3 提高除法运算速度的方法 61

3.4.4 阵列除法器 62

3.5 浮点算术运算 63

3.5.1 浮点加法和减法 63

3.5.2 浮点的乘除法运算 64

3.6.1 有权码 67

3.6 十进制数的编码与运算 67

3.6.2 无权码 68

3.7 运算部件 68

3.7.1 多功能算术逻辑运算单元(ALU) 68

3.8 本章基础要点 85

3.9 习题及参考答案 85

第4章 存储系统 95

4.1 存储系统概述 95

4.1.1 存储器的分类 95

4.1.2 存储器的技术指标 96

4.1.3 存储器的基本结构 97

4.2 主存储器 98

4.1.4 计算机存储系统的层次结构 98

4.2.1 静态存储器 99

4.2.2 动态存储器 106

4.2.3 只读存储器 115

4.2.4 存储器的设计举例 117

4.3 提高存储系统性能的方法 123

4.3.1 高速缓冲存储器 123

4.3.2 虚拟存储器 129

4.3.3 相联存储器 139

4.3.4 并行存储器 140

4.3.5 存储保护 144

4.4 外存储器 145

4.4.1 磁记录原理 145

4.4.2 硬盘存储器 149

4.4.3 光盘存储设备 153

4.5 本章基础要点 155

4.6 习题及参考答案 156

第5章 控制信息的表示——指令系统 179

5.1 指令格式 179

5.2.1 指令字长 179

5.2.2 操作码 180

5.2.3 地址码 180

5.2.4 指令操作码的扩展技术 182

5.3 寻址技术 186

5.3.1 编址方式 186

5.3.2 指令和数据的寻址方式 187

5.4.1 复杂指令系统计算机(CISC) 191

5.4 RISC和CISC 191

5.4.2 精简指令系统计算机(RISC) 192

5.5 指令系统举例 193

5.5.1 SPARC的指令系统 194

5.5.2 Pentium微处理器指令系统 197

5.6 本章基础要点 199

5.7 习题及参考答案 199

第6章 中央处理器 213

6.1 中央处理器的功能、组成与操作 213

6.1.1 中央处理器的功能 213

6.1.2 中央处理器的组成 213

6.1.3 中央处理器的操作 216

6.2.1 指令执行的周期 218

6.2 指令的执行 218

6.2.2 指令的执行 219

6.2.3 指令执行的操作流程与微操作序列 221

6.3 时序与控制 238

6.3.1 控制器的基本控制方式 238

6.3.2 控制器的时序 239

6.4 组合逻辑控制器 241

6.4.1 组合逻辑控制器组成原理 241

6.4.2 组合逻辑控制器的设计 242

6.5 微程序控制器 246

6.5.1 微程序控制概念 246

6.5.2 微指令 249

6.5.3 微程序的顺序控制 251

6.5.4 微指令格式及执行方式 257

6.5.5 动态微程序设计和毫微程序设计 258

6.6 流水线工作原理 259

6.6.1 流水线基本工作原理 259

6.6.2 流水线分类 262

6.6.3 流水线中的相关问题 262

6.6.4 程序转移对流水线的影响 263

6.7 中央处理器概述 263

6.7.1 微处理器简介 263

6.7.2 提高CPU性能的措施 266

6.7.3 计算机系统的分类 267

6.8 本章基础要点 268

6.9 习题及参考答案 270

7.1.2 基本概念 295

7.1.1 总线类型 295

第7章 系统总线 295

7.1 总线概述 295

7.2 系统总线结构 296

7.2.1 单总线结构 296

7.2.2 双总线结构 296

7.2.3 三总线结构 297

7.3 总线的控制方式 297

7.3.1 串行链接方式 298

7.3.2 计数器定时查询方式 299

7.3.3 独立请求方式 300

7.4.1 同步通信 301

7.4.2 异步通信 301

7.4 总线的通信方式 301

7.5 总线的信息传送方式 302

7.6 总线结构对计算机系统性能的影响 302

7.7 常用总线举例 302

7.7.1 系统总线 302

7.7.2 设备总线 303

7.8 本章基础要点 304

7.9 习题及参考答案 306

第8章 输入输出设备 310

8.1 I／O设备特点与分类 310

8.1.1 I／O设备的特点 310

8.1.2 I/O设备的分类 310

8.2 键盘输入设备 311

8.1.3 外部设备与主机系统的联系 311

8.3.1 显示设备分类 312

8.3 显示输出设备 312

8.3.2 显示技术中的有关术语 313

8.3.3 字符显示器 313

8.4 打印输出设备 319

8.4.1 打印机的分类 319

8.4.2 点阵式打印机 319

8.5 本章基础要点 321

8.6 练习题及参考答案 322

第9章 输入输出系统 326

9.1 输入输出系统概述 326

9.1.1 输入输出的特性 326

9.1.3 接口的功能及其组成 327

9.1.2 输入输出设备的组织方式 327

9.1.4 I／O接口的编址方式 328

9.1.5 信息交换的控制方式 329

9.1.6 接口的分类 330

9.2 程序直接控制方式 330

9.2.1 基本原理 330

9.2.2 程序查询方式的接口 330

9.2.3 程序查询方式的流程 331

9.2.4 多个设备的程序查询流程图 332

9.3 程序中断方式 332

9.3.1 中断的作用 333

9.3.2 中断的分类 334

9.3.3 中断源的建立与屏蔽 335

9.3.4 中断优先权 336

9.3.5 CPU响应中断的条件 336

9.3.6 程序中断的处理过程 337

9.3.7 中断识别的方法 338

9.3.8 单级中断处理和多重中断处理 342

9.3.9 中断服务程序 346

9.3.10 中断方式的接口 347

9.3.11 程序中断I／O方式和程序加方式的比较 349

9.4 DMA方式 349

9.4.1 基本概念 349

9.4.2 三种DMA传送方式 349

9.4.3 基本的DMA控制器 351

9.4.4 DMA操作过程(周期挪用方式) 352

9.4.5 选择型和多路型DMA控制器 353

9.4.6 DMA方式与中断控制方式的比较 354

9.5 通道方式 355

9.5.1 通道的基本功能 355

9.5.2 通道的类型 356

9.5.3 通道流量的计算 357

9.5.4 通道的工作过程 359

9.5.5 通道方式与DMA方式的比较 359

9.6 几种I/O方式的比较 360

9.7 本章基础要点 360

9.8 练习题及参考答案 361

参考文献 373