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目录 1

第1章　概论 1

1.1　基本内容要求 1

1.2　误点疑点解惑 1

1．主机 1

2．单总线 2

3．完整的计算机系统 2

4．硬件、软件的功能划分与逻辑上的等价 2

5．机器字长和数据通路宽度 3

1.3　相关知识介绍 3

1．冯·诺依曼型计算机及其计算机系统结构的发展 3

2．微处理器 4

3．三态门和总线电路 5

4．系列机与兼容机 6

5．计算机的多层次结构 6

6．广义语言与计算机程序 6

7．透明性 7

1.4　教材习题解答 8

第2章　数据的机器层次表示 10

2.1　基本内容要求 10

2.2　误点疑点解惑 11

1．真值和机器数的区别 11

2．模与补码表示法 11

3．原码和补码的区别 12

4．定点数的表示范围 12

5．浮点数的表示范围 14

6．浮点数的规格化 15

7．移码偏置值的选择 15

8．定点数与浮点数的比较 16

9．3种汉字编码的区别 17

10．十进制数的BCD编码 18

11．奇偶校验位的形成和奇偶校验码的检测 19

2.3　相关知识介绍 20

1．补码［X］补与真值X的转换 20

2．原码［X］原与补码［X］补的转换 21

3．浮点数的表数范围 22

4．浮点数尾数基数的选择 22

5．IEEE 754标准的浮点数 24

6．汉字的字形码 25

7．校验码的码距 26

8．海明编码 27

9．循环冗余校验码的模2运算 28

10．循环冗余校验码的编码和校验过程 29

11．循环冗余校验码的纠错原理 30

2.4　教材习题解答 32

第3章　指令系统 41

3.1　基本内容要求 41

3.2　误点疑点解惑 42

1．指令长度 42

2．双操作数运算类指令的执行 42

3．地址个数对程序长度和指令长度的影响 44

5．非规整性编码——扩展操作码法 47

4．不同地址数指令的进一步分析 47

6．地址码位数与主存容量和最小寻址单位的关系 48

7．指令寻址和数据寻址 49

8．常见数据寻址方式分析 49

9．各种数据寻址方式的速度比较 50

10．变址寻址和基址寻址的区别 51

11．相对寻址中的位移量 52

12．存储器堆栈的操作 53

13．返回指令的地址字段 54

14．输入输出指令的设置 54

3.3　相关知识介绍 55

1．操作码优化法——Huffman编码 55

2．操作码优化法——扩展操作码 57

3．面向不同对象的寻址方式 59

4．变址寻址和间接寻址的比较 59

5．程序在主存中的定位技术 60

6．缩短指令中地址码长度的方法 61

7．存储器堆栈组织 61

8．其他程序控制类指令 62

9．对指令系统的基本要求 63

3.4　教材习题解答 64

第4章　数值的机器运算 72

4.1　基本内容要求 72

4.2　误点疑点解惑 73

1．并行加法器的进位产生和传递 73

2．并行加法器的进位传递方式和传递时间 73

3．补码加减运算及其实现 74

5．补码加减交替除法 75

4．补码Booth乘法 75

6．浮点加减运算中的对阶和结果规格化 76

7．浮点除法运算中的尾数调整 77

8．BCD码的加法运算 77

9．基本逻辑运算及其应用 78

4.3　相关知识介绍 79

1．全加器电路 79

2．4位先行进位电路CLA 80

3．4位成组先行进位电路 81

4．4位CLA加法器和4位BCLA加法器的比较 81

5．原码和反码的加减运算 81

7．各种舍入方法的比较 84

6．补码的移位操作 84

8．补码校正乘法 86

9．原码两位乘法 86

10．不同情况除法运算中的寄存器安排 89

11．二进制移码加减法 89

12．浮点乘法运算的溢出和舍入问题 91

13．多功能算术逻辑单元74181 93

14．先行进位发生器74182 94

15．位片式运算器 95

4.4　教材习题解答 96

第5章　存储系统和结构 108

5.1　基本内容要求 108

1．存储系统和存储器 109

5.2　误点疑点解惑 109

2．主存储器组织 110

3．字节编址计算机的大端方案和小端方案 110

4．主存储器的存储容量和存取速度 111

5．边界对齐的数据存放方法 111

6．动态随机存储器的刷新 112

7．各类半导体存储芯片的特点 113

8．存储芯片的地址译码系统 114

9．存储容量的扩展及存储芯片与CPU的连接 115

10．选片地址的全译码和部分译码 116

5.3　相关知识介绍 116

1．存储系统的性能分析 116

2．访问的局部性原理 117

3．静态RAM芯片分析 118

4．动态RAM芯片分析 119

5．MROM和PROM的写入 121

6．RAM的奇偶校验电路 122

7．BIOS和CMOS芯片 122

8．双端口存储器 123

9．多体并行系统 123

10．主存与Cache之间的地址变换与映像方式 125

11．虚拟存储器的工作过程 125

12．相联存储器 127

5.4　教材习题解答 128

第6章 中央处理器 141

6.1　基本内容要求 141

1．CPU中寄存器的设置 142

6.2　误点疑点解惑 142

2．CPU的主要性能指标参数 143

3．控制器的功能与组成 144

4．控制器的核心——控制单元 145

5．指令的机器周期 146

6．指令执行的控制方式 147

7．指令微操作序列的安排 148

8．字段直接编码和字段间接编码 153

9．微程序控制方式 153

10．形成后继微地址的几种方式比较 154

6.3　相关知识介绍 155

1．外频与前端总线频率的区别与联系 155

2．CPU的性能 156

3．微程序控制器结构 158

4．后继微地址形成实例 159

5．微程序设计举例 164

6．毫微程序设计和毫微程序控制器 166

7．流水线的性能分析 168

8．消除流水线瓶颈的方法 169

6.4　教材习题解答 170

第7章　外部设备 182

7.1　基本内容要求 182

7.2　误点疑点解惑 183

1．磁盘存储器的平均存取时间 183

2．改进调频制提高记录密度的分析 183

4．磁盘的基本操作 184

3．硬盘存储器的圆柱面 184

5．非编码键盘的行列扫描法 185

6．点阵针式打印机的打印方式 186

7．激光打印机的印字原理 186

8．图形和图像 187

9．CRT显示器的有关技术指标 187

10．VRAM的容量和内容 188

11．字符显示原理和具体显示过程 189

12．显示器的同步控制 190

7.3　相关知识介绍 193

1．磁记录方式的性能特点 193

3．群码制（GCR） 195

2．几种磁记录方式的读出过程分析 195

4．1/4英寸的数据流磁带机 196

5．CD-ROM读盘方式 196

6．光盘刻录机工作原理 197

7．无线鼠标 198

8．鼓式宽行打印机 199

9．色光三原色和颜料三原色 200

10．彩色喷墨打印机工作原理 201

11．彩色激光打印机色彩合成原理 202

12．AGP接口 202

7.4　教材习题解答 203

第8章　输入输出系统 211

8.1　基本内容要求 211

1．接口与接口中的寄存器 212

8.2　误点疑点解惑 212

2．程序查询方式传送举例 213

3．中断系统的功能 213

4．程序中断方式不适合高速外设数据传送的原因 214

5．中断响应阶段完成的任务 214

6．中断服务程序入口地址的获取方式 215

7．程序中断方式中容易混淆的几个问题 216

8．DMA控制器的控制过程 217

9．单字传送与成组连续传送 218

10．周期挪用法的特点 218

11．采用周期挪用法的数据传送过程 219

12．3种不同类型通道的比较 220

13．通道操作的全过程 221

8.3　相关知识介绍 222

1．输入输出系统的特点 222

2．主机与外设的连接方式 223

3．中断系统的软硬件功能分配 224

4．可屏蔽中断和不可屏蔽中断 225

5．向量中断与向量地址的产生 225

6．向量中断的执行过程 227

7．中断升级的另一种方法——改变处理机优先级 228

8．连接多台外设的DMA控制器 230

9．通道中的数据传送过程 230

10．通道的流量分析 232

8.4　教材习题解答 234

参考文献 246