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第一章　概论 1

1.1　计算机的分类及应用 1

1.1.1　计算机的分类 1

1.1.2　数字电子计算机的应用 2

1.2　计算机的硬件组成 4

1.3　硬件功能的逻辑化和信息表示的数字化 7

1.4　存储程序与冯·诺依曼体制 8

1.5　计算机系统的层次结构 10

1.6　硬、软件界面与逻辑上的等价 12

1.7　计算机系统硬件结构组织 12

习题 15

第二章 运算方法和运算器 16

2.1　概述 16

2.2　信息的表示方法 17

2.2.1　数制及其相互转换 17

2.2.2　数值型数据的表示方法 17

2.2.3　字符与字符串的表示方法 20

2.2.4　汉字的表示方法 21

2.3　算术逻辑运算基础 23

2.3.1　补码加、减法 23

2.3.2　溢出的概念及判别逻辑 24

2.3.3　移位操作及舍入处理 25

2.3.4　逻辑运算 28

2.4　算术逻辑运算部件 28

2.4.1　全加器 28

2.4.2　并行加法器及进位链结构 29

2.4.3　ALU单元及多位ALU部件 32

2.4.4　十进制加法器 35

2.5　定点乘法运算 36

2.5.1　串行乘法器与并行乘法器 36

2.5.2　不带符号的阵列乘法器 37

2.5.3　带符号的阵列乘法器 39

2.5.4　直接补码并行乘法 41

2.6　定点除法运算 44

2.6.1　原码除法的算法原理 44

2.6.2　并行除法器 45

2.7　定点运算器的组成 48

2.7.1　CPU内部数据总线 48

2.7.2　定点运算器的基本结构 49

2.8　浮点运算方法 51

2.8.1　浮点加减运算 51

2.8.2　浮点乘除运算 54

2.9　浮点运算器 56

2.10.1　流水线技术原理 58

2.10　流水线浮点运算器 58

2.10.2　采用流水线技术的浮点加法运算器 59

习题 60

第三章　存储系统 62

3.1　概述 62

3.1.1　存储系统的层次结构 62

3.1.2　物理存储器与虚拟存储器 64

3.1.3　存储原理及存储器分类 65

3.1.4　存储器的存取方式 67

3.2.1　SRAM存储单元与芯片 70

3.2　半导体存储单元与存储芯片 70

3.2.2　MOS型DRAM存储单元与芯片 77

3.2.3　EPROM芯片 83

3.2.4　闪速存储器芯片 84

3.3　主存储器组织 86

3.3.1　主存储器的逻辑结构与设计 87

3.3.2　DRAM的刷新 91

3.3.3　主存储器与CPU的连接 93

3.3.4　主存储器的校验方法 95

3.4　磁表面存储原理 97

3.4.1　记录介质与磁头 98

3.4.2　磁记录编码方式 100

3.4.3　磁表面存储器的校验方法 103

3.5　磁盘存储器 105

3.5.1　软盘存储器 106

3.5.2　硬盘存储器 109

3.5.3　磁盘子系统的组成 112

3.6　光盘存储器 115

3.7　提高存储器系统性能的技术 117

3.7.1　双端口存储器 118

3.7.2　多模块交叉存储器 118

3.7.3　相联存储器 120

3.7.4　高速缓冲存储器（Cache） 122

3.7.5　虚拟存储器 129

习题 134

第四章　指令系统 136

4.1　指令格式 136

4.1.1　指令字长 136

4.1.2　操作码 137

4.1.3　地址码 138

4.1.4　指令格式举例 140

4.2　指令和数据的寻址方式 141

4.2.1　指令的寻址方式 141

4.2.2　操作数寻址方式 142

4.2.3　寻址方式举例 145

4.3.3　堆栈的设置 146

4.3.2　堆栈的存取规则 146

4.3.4　堆栈的工作方式 146

4.3　堆栈及其操作 146

4.3.1　堆栈的作用 146

4.3.5　使用堆栈时应注意的问题 148

4.4　指令的功能及分类 148

4.4.1　概述 148

4.4.2　数据传送类指令 148

4.4.3　输入／输出指令 149

4.4.4　算术运算类指令 150

4.4.5　逻辑运算类指令 150

4.4.6　程序转移控制类指令 150

4.4.7　处理机控制类指令 151

4.5.1　RISC技术的由来 152

4.4.8　其他指令 152

4.5　RISC技术 152

4.5.2　RISC技术的主要内容 153

习题 154

第五章　中央处理器 156

5.1　CPU的组成 157

5.1.1　运算部件 157

5.1.2　寄存器 158

5.1.3　总线 160

5.1.4　时序系统 161

5.1.5　微操作命令产生部件 162

5.1.6　CPU内部数据通路结构 163

5.2　主机与外围设备间的数据通路 165

5.3　主机与外围设备间信息传送的控制方式 166

5.3.1　直接程序传送方式 166

5.3.2　程序中断方式 166

5.3.3　直接存储器存取（DMA）方式 169

5.4　时序控制方式与时序系统 171

5.4.1　时序控制方式 171

5.4.2　指令序列间的衔接方式 173

5.4.3　同步控制方式下的时序系统 174

5.5　组合逻辑控制器设计 176

5.5.1　基本机器总体结构 177

5.5.2　指令系统设置 180

5.5.3　时序系统划分 183

5.5.4　拟定指令流程图与操作时间表 185

5.5.5　组合逻辑控制器的设计 193

5.5.6　组合逻辑控制器的缺点及其改进 194

5.6　微程序控制器 194

5.6.1　微程序控制器相关的术语与概念 195

5.6.2　微程序控制器原理 197

5.6.3　微命令编码方式 202

5.6.4　微地址的形成方法 203

5.6.5　微指令格式 206

5.6.6　微程序技术的特点及应用 207

5.7.1　Intel 8086/8088 CPU 209

5.7　典型CPU简介 209

5.7.2　Intel 80386/80486 CPU 213

5.8　流水CPU 217

5.8.1　并行处理技术 217

5.8.2　流水CPU的组成结构 217

5.8.3　流水线技术中需解决的主要问题 219

5.8.4　奔腾CPU 221

习题 222

第六章　输入／输出设备 224

6.1　概述 224

6.1.1　I/O设备分类及说明 224

6.1.2　I/O设备与主机间的信息交换格式 225

6.1.3　调用I/O设备的层次 226

6.2　键盘 227

6.2.1　键盘的类型 227

6.2.2　扫描式键盘 227

6.3　显示设备 230

6.3.1　概述 230

6.3.2　显示方式及常见显示规格 231

6.3.3　光栅扫描成像基本原理 233

6.3.4　屏幕显示与显示缓存间的对应关系 235

6.4　打印设备 237

6.4.1　概述 237

6.4.2　点阵打印机 238

6.4.3　激光打印机 240

习题 241

第七章　输入／输出系统 243

7.1　概述 243

7.1.1　主机与外围设备间的连接模式与组织管理 243

7.1.2　总线类型与总线标准 245

7.1.3　接口的功能及分类 246

7.2　系统总线 248

7.2.1　系统总线的分类及功能说明 248

7.2.2　总线操作与时序 249

7.3.1　简单程序传送控制方式 250

7.3.2　查询方式 250

7.3　直接程序控制方式 250

7.4 中断方式 251

7.4.1　有关中断的各种概念 252

7.4.2 中断方式的典型应用 253

7.4.3　中断过程 253

7.4.4　程序中断方式的基本接口 260

7.5　DMA方式 261

7.5.1　基本概念 261

7.5.2　DMA方式的实现过程 262

7.5.3　DMA控制器及接口方式 263

习题 264

参考文献 266