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第1章 绪论 1

1.1 计算机的基本特性 1

1.1.1 二进制数据 2

1.1.2 存储程序 2

1.1.3 逻辑运算 2

1.1.4 高速电子开关电路 2

1.1.5 数字编码技术 2

1.2 计算机的基本组成 3

1.2.1 基本组成原理 3

1.2.2 CPU、主机与输入输出设备 5

1.2.3 存储器 6

1.2.4 总线 6

1.3 计算机系统 7

1.3.1 计算机系统组成 7

1.3.2 计算机层次结构 8

习题 8

第2章 数据表示 10

2.1 计数制 10

2.1.1 十进制计数制 10

2.1.2 二进制计数制 11

2.1.3 R进制计数制 11

2.1.4 在计算机中为什么采用二进制数 12

2.2 不同数制间数据的转换 12

2.2.1 十进制整数转换为二进制整数 12

2.2.2 十进制小数转换为二进制小数 13

2.2.3 二进制数转换为十进制数 14

2.2.4 任意两种进制数间的转换 15

2.3 十进制数据编码 16

2.3.1 有权码方案 16

2.3.2 无权码方案 18

2.4 字符编码 18

2.4.1 ASCII字符编码 19

2.4.2 EBCDIC码 20

2.4.3 字符串 20

2.5 汉字编码 21

2.5.1 汉字输入码 21

2.5.2 区位码、国标码与内码 21

2.5.3 汉字输出码 22

2.6 机器数及其编码 22

2.6.1 定点小数编码 23

2.6.2 定点整数编码 27

2.6.3 浮点数编码 29

2.7 数据校验码 31

2.7.1 奇偶校验码 32

2.7.2 海明校验码 33

2.7.3 循环冗余校验码 35

习题 37

第3章 运算方法与运算器 39

3.1 定点加减法运算 39

3.1.1 补码加减法运算 40

3.1.2 溢出的产生及判别 41

3.1.3 全加器与加法装置 42

3.2 定点乘法运算 47

3.2.1 一位原码乘法 47

3.2.2 两位原码乘法 49

3.3 定点除法运算 52

3.3.1 原码恢复余数除法 52

3.3.2 加减交替法除法 55

3.4 逻辑运算 57

3.4.1 逻辑乘法 58

3.4.2 逻辑加法 58

3.4.3 求反操作 58

3.4.4 异或运算 59

3.5 位片结构定点运算器 59

3.5.1 位片运算器电路Am 2901 60

3.5.2 先行进位电路Am 2902 63

3.5.3 多片Am 2901组成的位片结构运算器 64

3.6 浮点加减法运算 66

3.6.1 运算规则及算法 66

3.6.2 浮点加减法运算流程 68

3.6.3 浮点加减法装置及流水线结构运算器 69

3.7 浮点乘除法运算 71

3.7.1 浮点乘法 71

3.7.2 浮点除法 72

习题 74

第4章 指令系统 77

4.1 指令格式 77

4.1.1 指令字 78

4.1.2 指令操作码及其扩展技术 80

4.1.3 地址码与数据字长 81

4.2 寻址方式 82

4.2.1 存储器寻址方式 82

4.2.2 寄存器寻址方式 85

4.2.3 立即数寻址方式 87

4.2.4 堆栈寻址方式 87

4.3 指令类型 89

4.3.1 按操作数据类型分类 89

4.3.2 按指令功能分类 90

4.4 小型机指令系统举例 91

4.4.1 PDP-11计算机简介 91

4.4.2 单操作数指令 92

4.4.3 双操作数指令 94

4.5 大型机指令系统举例 95

4.5.1 IBM 360/370计算机简介 95

4.5.2 指令格式 96

4.5.3 指令举例 98

4.6 微型机指令系统举例 99

4.6.1 IBM PC计算机简介 99

4.6.2 Intel 8086指令格式 100

4.6.3 Intel 8086指令的寻址方式 102

4.6.4 8086指令系统 104

4.7 机器语言与汇编语言 105

4.7.1 Intel 8086汇编标记与运算符 105

4.7.2 汇编语句 106

4.8 精简指令系统计算机 107

4.8.1 MIPS指令格式 108

4.8.2 MIPS指令分类 109

习题 111

第5章 存储系统 113

5.1 存储器的基本特性 113

5.1.1 主存储器的特性 113

5.1.2 辅助存储器的特性 114

5.1.3 主存储器的主要技术指标 114

5.2 半导体存储器的基本记忆单元 115

5.2.1 随机存储器的记忆单元 115

5.2.2 只读存储器的记忆单元 117

5.2.3 闪速存储器 119

5.3 主存储器的组成和工作原理 119

5.3.1 主存储器概述 119

5.3.2 RAM集成电路 120

5.3.3 半导体存储器的组成 121

5.3.4 存储器控制 124

5.3.5 存储器读写时序 126

5.4 高速存储器 127

5.4.1 新型RAM芯片技术 128

5.4.2 并行存储结构 128

5.4.3 高速缓冲存储器及分级存储体系 129

5.5 高速缓冲存储器 131

5.5.1 高速缓冲存储器(Cache)工作原理 131

5.5.2 高速缓冲存储器组织 132

5.6 虚拟存储器 136

5.6.1 基本原理 136

5.6.2 页式虚拟存储器 137

5.6.3 段式虚拟存储器 138

5.6.4 段页式虚拟存储器 140

5.7 存储保护 140

5.7.1 存储区保护 140

5.7.2 访问方式保护 142

习题 142

第6章 控制器 144

6.1 指令执行过程 144

6.2 控制器的功能和组成 145

6.2.1 控制器的功能 145

6.2.2 控制器的基本组成 147

6.3 处理器总线及数据通路 151

6.3.1 ALU为中心的数据通路 152

6.3.2 单内总线CPU结构 152

6.4 组合逻辑控制器 154

6.4.1 组合逻辑控制器的特征 154

6.4.2 组合逻辑控制器设计原理 154

6.4.3 可编程序逻辑阵列控制器 159

6.5 微程序控制器 160

6.5.1 微程序设计的基本原理 160

6.5.2 微指令方案 162

6.5.3 微程序设计的基本问题 164

6.6 微程序的顺序控制 165

6.6.1 后继微地址的增量方式 166

6.6.2 后继微地址的断定方式 167

6.6.3 顺序控制部件——Am 2910 168

6.7 微程序设计举例 171

6.7.1 指令流程图 171

6.7.2 微程序控制器逻辑图 172

6.7.3 微程序编码 172

6.8 指令流水线结构 174

习题 175

第7章 外围设备 177

7.1 外围设备的种类和特性 177

7.1.1 外围设备的分类 177

7.1.2 外围设备工作的特性 179

7.2 常用输入设备 180

7.2.1 键盘 180

7.2.2 鼠标 181

7.2.3 扫描仪 182

7.3 显示设备 183

7.3.1 显示设备的分类和基本概念 183

7.3.2 字符显示器 185

7.4 打印装置 188

7.4.1 点阵式打印机 188

7.4.2 激光打印机 189

7.4.3 喷墨打印机 190

7.4.4 汉字的显示与打印 191

7.5 外存储器 192

7.5.1 存储原理和记录方式 192

7.5.2 磁盘存储器 197

7.5.3 软磁盘存储器 202

7.5.4 磁带存储器 207

7.5.5 磁盘阵列 210

7.6 通信设备 211

7.6.1 调制解调器 211

7.6.2 模/数与数/模转换装置 212

习题 214

第8章 输入输出系统与控制 215

8.1 总线结构 215

8.1.1 系统总线 215

8.1.2 总线控制方式 217

8.1.3 总线通信方式 219

8.1.4 常用微机总线 220

8.2 基本I/O接口组成和工作原理 227

8.2.1 设备选择电路 228

8.2.2 数据缓冲寄存器 229

8.2.3 设备工作状态 229

8.2.4 传输中断的请求与屏蔽 229

8.3 输入输出控制方式 230

8.3.1 程序查询方式 231

8.3.2 程序中断方式 232

8.3.3 直接存储器访问方式 232

8.3.4 输入输出处理机方式 234

8.4 中断系统 235

8.4.1 为什么要设置中断 235

8.4.2 CPU响应中断的条件 237

8.4.3 中断周期 239

8.4.4 优先排队器及编码电路 239

8.4.5 中断处理过程 242

8.4.6 中断级及中断嵌套 243

8.5 DMA控制方式 245

8.5.1 DMA基本概念 245

8.5.2 DMA的工作方式 246

8.5.3 DMA控制器的组成 247

8.5.4 DMA数据传送过程 247

8.5.5 通用DMA接口Intel 8257 248

8.6 通用并行接口 252

8.6.1 分类 252

8.6.2 基本的并行接口电路 253

8.6.3 可编程序并行接口 255

8.7 串行通信与通用串行接口 259

8.7.1 串行通信方式 260

8.7.2 可编程序串行接口 261

习题 267

第9章 计算机发展过程与展望 269

9.1 计算机发展的五个阶段 269

9.2 中国计算机事业发展过程 271

9.3 并行处理技术进展 272

9.3.1 超标量处理机 272

9.3.2 超流水线处理机 273

9.3.3 大规模并行处理系统MPP 276

9.4 智能计算机进展 276

9.4.1 数据流计算机 276

9.4.2 数据库机与知识库机 277

9.5 分布式计算机系统与机群系统 278

9.5.1 分布式计算机系统 278

9.5.2 计算机支持的协同工作 278

9.5.3 机群系统(Cluster) 278

9.6 计算机网络 279

9.7 多媒体计算机 279

参考文献 281