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第1章 计算机系统概论 1

1.1 电子计算机的发展、分类及应用 2

1.1.1 计算机的发展 2

1.1.2 计算机的分类 3

1.1.3 计算机的应用 4

1.2 计算机系统的硬件 6

1.2.1 冯·诺依曼（Von Neumann）计算机的设计思想 6

1.2.2 硬件各基本部件的组成及主要功能 8

1.3 计算机系统的软件 12

1.3.1 软件的组成和分类 12

1.3.2 软件的发展 13

1.4 计算机的工作过程及主要的技术指标 14

1.4.1 利用计算机解题的一般步骤 14

1.4.2 计算机的工作过程 15

1.4.3 计算机的主要性能指标 15

1.5 计算机系统的层次结构 18

1.5.1 多级组成的计算机系统 18

1.5.2 软件和硬件的逻辑等价性 19

本章小结 19

习题1 20

第2章 运算方法和运算器 21

2.1.1 数值的机器码表示 22

2.1 数据与文字的表示方法 22

2.1.2 数值数据的定点与浮点表示 26

2.1.3 非数值信息的表示 32

2.1.4 数据校验码 35

2.2 定点数的加减法运算及加法器 40

2.2.1 补码定点加减法运算 40

2.2.2 原码定点加减法运算 42

2.2.3 溢出及其判别 43

2.2.4 二进制并行加减法器 46

2.2.5 十进制数运算 51

2.3.1 原码定点乘法 53

2.3 定点乘法运算 53

2.3.2 补码定点乘法 57

2.3.3 阵列乘法器 62

2.4 定点除法运算 64

2.4.1 原码定点除法 64

2.4.2 补码定点除法 70

2.4.3 阵列除法器 71

2.5 定点运算器的组成与结构 75

2.5.1 逻辑运算 75

2.5.2 多功能算术／逻辑部件 76

2.5.3 运算器数据通路 83

2.5.4 定点运算器的基本结构及组成实例 89

2.6 浮点运算方法和浮点运算器 93

2.6.1 浮点加减法运算 93

2.6.2 浮点乘除法运算 96

2.6.3 浮点运算器的组成 99

本章小结 103

习题2 104

第3章 存储系统 107

3.1 存储器概述 108

3.1.1 存储器分类 108

3.1.2 存储系统的设计目标及分级结构 109

3.1.3 主存储器的性能指标 110

3.2 半导体读／写存储器 112

3.2.1 半导体基本存储元 112

3.2.2 半导体存储器芯片的组织 116

3.3 半导体只读存储器和闪速存储器 127

3.3.1 掩膜只读存储器（MROM） 128

3.3.2 可编程只读存储器（PROM） 129

3.3.3 可擦除可编程只读存储器（EPROM） 129

3.3.4 闪速存储器 131

3.4 主存储器与CPU的连接 134

3.4.1 存储器芯片的读／写时序 134

3.4.2 主存储器构成 136

3.4.3 主存的设计实例 137

3.5 并行存储器 139

3.5.1 双端口存储器 139

3.5.2 多模块交叉存储器 140

3.5.3 相联存储器 143

3.6 高速缓冲存储器（Cache） 145

3.6.1 Cache的基本原理 145

3.6.2 主存与Cache的地址映射及变换 146

3.6.3 替换算法及写操作策略 150

3.6.4 奔腾PC的Cache 151

3.7.1 虚拟存储器的基本概念 154

3.7 虚拟存储器 154

3.7.2 虚拟存储器的管理方式 155

3.7.3 虚拟存储器的工作过程 158

3.8 外存储器 160

3.8.1 磁表面记录原理及记录方式 160

3.8.2 磁盘存储器 163

3.8.3 磁带存储器 169

3.8.4 光盘存储器 171

本章小结 174

习题3 175

第4章 指令系统 179

4.1.1 指令的基本格式 180

4.1 指令 180

4.1.2 地址码格式 181

4.1.3 指令的操作码格式 182

4.1.4 指令格式举例 184

4.2 寻址方式 187

4.2.1 指令的寻址方式 187

4.2.2 操作数的寻址方式 187

4.2.3 寻址方式举例 193

4.3 堆栈 196

4.3.1 寄存器堆栈 196

4.3.2 存储器堆栈 197

4.4.1 指令的分类 198

4.3.3 堆栈的应用 198

4.4 CISC和RISC的指令系统 198

4.4.2 复杂指令系统计算机CISC 200

4.4.3 精简指令系统计算机RISC 201

本章小结 202

习题4 203

第5章 中央处理器 205

5.1 CPU的基本功能及其组成 206

5.1.1 CPU的基本功能 206

5.1.2 CPU的基本组成 207

5.2.1 指令周期 212

5.2 指令周期和时序信号发生器 212

5.2.2 时序发生器 219

5.2.3 控制器基本控制方式 223

5.3 组合逻辑控制器 224

5.3.1 组合逻辑控制器的基本原理 224

5.3.2 指令执行流程 226

5.3.3 微操作信号的产生 230

5.4 微程序控制器 232

5.4.1 微程序控制器的基本原理 233

5.4.2 微命令的编码 235

5.4.3 微地址的形成方法 239

5.4.4 指令的微程序举例 240

5.5 并行处理技术 243

5.5.1 指令流水线 243

5.5.2 并行性概念 247

5.6 CPU举例 248

5.6.1 Intel 8088 CPU 248

5.6.2 Intel Pentium CPU 250

5.6.3 Power PC CPU 252

本章小结 253

习题5 254

第6章 总线及其互联结构 257

6.1.1 总线的分类、特性与标准化 258

6.1 总线的基本概念 258

6.1.2 系统总线的连接方式 260

6.2 总线接口 262

6.2.1 总线的数据传送方式 262

6.2.2 接口的基本概念 263

6.3 总线的仲裁、定时和数据传送模式 265

6.3.1 总线的仲裁 265

6.3.2 总线的定时 267

6.3.3 总线数据的传送模式 270

6.4.1 ISA,EISA总线 271

6.4 微机常用的总线标准 271

6.4.2 VESA局部总线 272

6.4.3 PCI总线 272

本章小结 278

习题6 279

第7章 输入／输出系统 281

7.1 输入／输出设备 282

7.1.1 I/O设备概述 282

7.1.2 输入设备 283

7.1.3 输出设备 291

7.2.1 I/O设备的组织方式 307

7.2 直接程序控制方式 307

7.2.2 接口的功能及其组成 308

7.2.3 直接程序控制方式 310

7.2.4 直接程序控制方式的程序基本结构 313

7.3 程序中断方式 314

7.3.1 中断的基本概念 314

7.3.2 程序中断处理过程 316

7.3.3 程序中断系统应解决的问题 318

7.3.4 程序中断方式的基本接口 327

7.3.5 向量中断方式程序基本结构 329

7.4.2 DMA的传送方式 333

7.4.1 DMA方式基本概念 333

7.4 直接存储器访问（DMA）方式 333

7.4.3 基本的DMA控制器和DMA数据传送过程 336

7.4.4 选择型和多路型DMA控制器 339

7.5 通道方式 343

7.5.1 通道的功能 343

7.5.2 通道的类型 346

7.5.3 通道工作过程 348

本章小结 349

习题7 350

参考文献 353