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第1章 概论 1

1.1 计算机的基本概念 1

1.1.1 计算机与诺依曼体制 1

1.1.2 信息的数字化表示 2

1.1.3 存储程序工作方式 5

1.2 计算机系统的组织 6

1.2.1 硬件系统 6

1.2.2 软件系统 10

1.2.3 系统组成的层次结构 12

1.2.4 硬件、软件的功能划分与逻辑上的等价 15

1.3 计算机的特点与性能指标 16

1.3.1 数字计算机的特点 16

1.3.2 计算机的主要性能指标 16

习题1 19

第2章 计算机中的信息表示 20

2.1 数值型数据的表示方法 20

2.1.1 进位计数制 20

2.1.2 带符号数的表示 26

2.1.3 数的定点表示与浮点表示 31

2.2 字符表示 36

2.2.1 ASCII码 37

2.2.2 汉字编码简介 37

2.3 指令信息的表示 39

2.3.1 指令格式 39

2.3.2 常见寻址方式 44

2.3.3 指令的功能和类型 60

习题2 69

第3章 CPU子系统 71

3.1 概述 71

3.1.1 CPU的基本组成 71

3.1.2 时序控制方式 77

3.1.3 控制器分类 80

3.1.4 CPU与外部的信息交换 81

3.2 算术、逻辑运算部件 89

3.2.1 加法单元 89

3.2.2 并行加法器与进位逻辑结构 90

3.2.3 多功能算术、逻辑运算部件 92

3.2.4 运算器组织 96

3.3 运算方法 98

3.3.1 定点加减运算 98

3.3.2 溢出判断与移位 100

3.3.3 定点乘法运算 103

3.3.4 定点除法运算 111

3.3.5 浮点四则运算 116

3.4 CPU模型 118

3.4.1 CPU设计步骤 119

3.4.2 模型机的指令系统 119

3.4.3 模型机的组成与数据通路 123

3.5 组合逻辑控制方式 127

3.5.1 组合逻辑控制器时序系统 127

3.5.2 指令流程与操作时间表 129

3.5.3 微命令的综合与产生 139

3.6 微程序控制方式 140

3.6.1 微程序控制的基本原理 140

3.6.2 微指令的编码方式与微地址的形成方式 142

3.6.3 模型机微指令格式 145

3.6.4 模型机微程序设计 148

3.7 典型CPU简介 154

3.7.1 Intel 8086/8088 155

3.7.2 Intel 80386/80486 158

3.7.3 Pentium微处理器 161

3.7.4 Alpha微处理器 163

3.7.5 CRAY-1 164

3.7.6 Transputer 166

习题3 167

第4章 存储系统 169

4.1 概述 169

4.1.1 存储系统的层次结构 169

4.1.2 物理存储器与虚拟存储器 172

4.1.3 存储器的分类 173

4.1.4 存储器系统的关键特性 176

4.2 半导体存储原理及存储芯片 177

4.2.1 双极型存储单元与芯片 177

4.2.2 静态MOS存储单元与芯片 180

4.2.3 动态MOS存储单元与芯片 184

4.2.4 半导体只读存储器与芯片 189

4.3 主存储器的组织 193

4.3.1 主存储器设计的一般原则 193

4.3.2 主存储器的逻辑设计 194

4.3.3 主存储器与CPU和系统总线的连接 196

4.3.4 主存储器芯片技术 199

4.3.5 动态存储器的刷新 202

4.3.6 主存储器的校验 203

4.4 磁表面存储器的存储原理 205

4.4.1 记录介质与磁头 205

4.4.2 读写原理 207

4.4.3 磁记录方式 208

4.4.4 磁表面存储器的校验 212

4.5 光存储原理 216

4.5.1 光存储部件 216

4.5.2 光存储原理 217

4.6 提高存储系统性能的一些措施 219

4.6.1 高速缓冲存储器 219

4.6.2 虚拟存储器 223

4.6.3 双端口存储器 227

4.6.4 并行存储器 228

4.6.5 相联存储器 231

习题4 233

第5章 输入／输出系统 235

5.1 概述 235

5.1.1 主机与外部设备的连接模式 236

5.1.2 总线类型与总线标准 238

5.1.3 接口功能与接口分类 241

5.2 系统总线 243

5.2.1 总线设计的要素 243

5.2.2 系统总线的信号组成 248

5.3 直接程序传送方式与接口 251

5.4 中断方式与接口 253

5.4.1 中断方式基本概念 253

5.4.2 中断请求 257

5.4.3 中断判优 259

5.4.4 中断响应 263

5.4.5 中断处理 266

5.4.6 中断接口组成模型 268

5.4.7 中断接口举例 272

5.5 DMA方式与接口 275

5.5.1 DMA方式基本概念 276

5.5.2 DMA控制器与接口的连接 279

5.5.3 DMA控制器的组成 283

5.5.4 DMA传送操作过程 286

5.5.5 DMA接口举例 287

习题5 293

第6章 输入／输出设备及接口 295

6.1 概述 295

6.1.1 输入／输出设备的一般功能 295

6.1.2 输入／输出设备的类型 296

6.1.3 输入／输出设备与主机系统间的信息交换 299

6.2 键盘及接口 300

6.2.1 键的类型 300

6.2.2 硬件扫描键盘 302

6.2.3 软件扫描键盘及接口电路 303

6.3 显示设备及接口 307

6.3.1 概述 307

6.3.2 显示技术中的相关术语 308

6.3.3 显示方式与显示规格 309

6.3.4 光栅扫描成像原理 311

6.3.5 屏幕显示与显示缓存间的对应关系 315

6.3.6 显示适配器 321

6.4 打印设备及接口 322

6.4.1 概述 322

6.4.2 打印机的相关性能指标 323

6.4.3 点阵针式打印机 324

6.4.4 激光打印机 328

6.4.5 喷墨打印机 331

6.4.6 打印机适配器 333

6.5 磁盘存储器及接口 334

6.5.1 软盘存储器 335

6.5.2 硬盘存储器 339

6.5.3 磁盘适配器 346

6.6 光盘存储器 349

6.6.1 概述 349

6.6.2 光盘存储器的读写原理 350

6.6.3 光盘存储器的特性 351

6.6.4 光盘驱动器 351

6.7 其他常用的输入／输出设备 353

6.7.1 光学字符识别设备 353

6.7.2 图形图像输入设备 354

6.7.3 语音识别设备 355

6.7.4 条形码识别仪 356

习题6 357

第7章 计算机硬件系统模型 358

7.1 模型机系统及其信号互连 358

7.1.1 系统组成 358

7.1.2 系统总线 359

7.1.3 各部件的信号线 360

7.2 模型机典型I/O操作举例 364

7.2.1 直接程序控制方式的I/O操作 364

7.2.2 程序中断方式下的I/O操作 365

7.2.3 DMA方式下的I/O操作 366

7.3 系统配置举例 367

习题7 369

参考文献 370