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第一章 绪论 1

引言 1

1.1 计算机的发展史 1

1.1.1 计算简史 1

1.1.2 计算机发展简史 3

1.2 计算机系统组成 4

1.2.1 存储程序原理 4

1.2.2 计算机系统的组成 5

1.2.3 计算机硬件系统组成 6

1.3 计算机的工作过程 11

1.3.1 使用计算机求解的一个简单例子 11

1.3.2 指令执行过程 13

1.3.3 计算机工作的过程 15

1.4 计算机的性能指标和分类 16

1.4.1 计算机的性能指标 16

1.4.2 计算机的分类 18

1.5 计算机应用与发展 20

1.5.1 计算机的应用 20

1.5.2 计算机发展前景 22

小结 24

习题 24

第二章 指令系统 26

引言 26

2.1.1 数值数据的数据表示 27

2.1 数据表示 27

2.1.2 字符的数据表示 34

2.1.3 堆栈数据表示 36

2.1.4 向量数据表示 38

2.1.5 数据表示小结 42

2.2 指令格式 42

2.2.1 指令长度 43

2.2.2 操作码结构 44

2.2.3 地址码结构 45

2.3 寻址技术 47

2.3.1 基本寻址方式 47

2.4.1 数据传送指令 53

2.4 基本指令和指令类型 53

2.3.2 复合寻址方式 53

2.4.2 算术逻辑运算指令 54

2.4.3 数据转换指令 55

2.4.4 程序控制指令 55

2.4.5 输入／输出指令 59

2.4.6 系统控制指令 60

2.5 指令系统的分类 60

2.6 指令系统设计与实例 62

2.6.1 指令系统设计的基本要求 62

2.6.2 CISC和RISC 63

2.6.3 指令系统实例 64

小结 74

习题 75

引言 77

3.1 基本运算 77

第三章 运算方法与运算器 77

3.1.1 逻辑运算 78

3.1.2 移位运算 81

3.1.3 算术运算 86

3.2 定点加（减）法运算 88

3.2.1 二进制加（减）法运算 88

3.2.2 二进制补码加法器 92

3.2.3 多功能算术逻辑运算单元ALU 96

3.2.4 十进制加法器 101

3.3.1 原码一位乘法 104

3.3 定点乘法运算 104

3.3.2 补码一位乘法 109

3.3.3 快速乘法 115

3.4 定点除法运算 126

3.4.1 原码一位除法 126

3.4.2 补码一位除法 131

3.4.3 快速除法 140

3.5 浮点运算方法 144

3.5.1 浮点加（减）运算 144

3.5.2 浮点乘法运算 147

3.5.3 浮点除法运算 151

3.6.1 运算器的基本结构 153

3.6 运算器组织 153

3.6.2 运算器组成实例 157

3.6.3 位片式运算器 159

3.6.4 浮点运算器 160

小结 163

习题 163

第四章 控制器 166

引言 166

4.1 指令结构 167

4.1.1 实例计算机的指令系统 168

4.1.2 实例计算机指令的含义 169

4.2.1 控制器的基本组织 172

4.2 控制器的基本设计技术 172

4.2.2 基本控制器的设计 175

4.3 指令流控制和复杂指令的设计 187

4.3.1 计算机指令流的控制 187

4.3.2 局部控制周期技术 191

4.3.3 微操作控制信号组合逻辑网络的实现 195

4.3.4 组合逻辑控制器的设计过程 197

4.4 微程序控制器技术 200

4.4.1 微程序控制基本原理 200

4.4.2 wilkes模型 201

4.4.3 实例计算机的微程序实现 205

4.5 微程序的技术问题 209

4.5.1 微命令控制信号编码与微指令格式 210

4.5.2 微指令顺序控制 214

4.6 微指令时序控制 219

4.6.1 微指令周期 220

4.6.2 微指令周期多相控制 220

小结 221

习题 221

第五章 存储器 223

引言 223

5.1 存储器概论 224

5.1.1 存储器的分类 224

5.1.2 内存的主要技术指标 228

5.2 内存储器的工作原理 229

5.2.1 内存储器的基本组成及工作过程 230

5.2.2 随机存取存储器RAM 233

5.2.3 RAM存储芯片 237

5.2.4 只读存储器ROM 247

5.3 按内容寻址存储器CAM 259

5.3.1 概述 259

5.3.2 CAM存储位元电路 260

5.3.3 CAM 261

5.4 内存储器的设计 263

5.4.1 设计内存储器的一般原则和方法 263

5.4.2 内存储器的逻辑设计 264

5.4.3 内存储器逻辑设计举例 267

5.4.4 DRAM刷新 275

5.5.1 磁记录原理 279

5.5 磁表面存储器 279

5.5.2 磁表面存储器的主要技术指标 283

5.5.3 磁盘存储器 287

5.6 光盘存储器 297

5.6.1 光盘记录介质 297

5.6.2 光盘分类 298

5.6.3 光盘读写原理 300

5.7 计算机的存储系统 303

5.7.1 并行主存系统 303

5.7.2 存储系统及其层次结构 307

小结 310

习题 310

6.1 外围设备简介 314

6.1.1 外设分类 314

第六章 输入／输出（I/O）控制 314

引言 314

6.1.2 外设的地位与作用 316

6.1.3 外设与主机的连接方式 317

6.2 I/O控制的有关问题 317

6.2.1 I/O设备与I/O操作特点 318

6.2.2 四级I/O子系统和三级I/O子系统 319

6.2.3 I/O控制的类型 320

6.2.4 I/O接口 321

6.2.5 I/O指令 325

6.3.2 程序查询传送方式 327

6.3 程序直接控制传送 327

6.3.1 无条件传送方式 327

6.4 中断及程序中断控制传送 330

6.4.1 中断的有关问题 330

6.4.2 中断系统的结构组成 333

6.4.3 程序中断控制传送及其接口 342

6.4.4 可编程中断控制器8259A简介 346

6.5 直接存储器访问DMA 349

6.5.1 DMA概述 350

6.5.2 DMA接口的基本组成 352

6.5.3 DMA的工作过程 354

6.5.4 DMA传送接口类型 356

6.5.5 DMA传送举例 359

6.6 I/O通道 361

6.6.1 I/O通道概述 361

6.6.2 通道命令字和通道程序 366

6.6.3 通道传送的工作过程 370

小结 371

习题 371

第七章 计算机模块结构与互连 373

引言 373

7.1 模块结构与互连 373

7.1.1 计算机的模块结构 373

7.1.2 常见互连结构 374

7.2 总线系统概述 375

7.2.1 总线的基本组成 376

7.2.2 总线系统的基本工作原理 377

7.2.3 总线的分类 378

7.2.4 总线的特点和性能 379

7.3 总线系统的结构 380

7.3.1 总线设备 380

7.3.2 总线设备接口 381

7.3.3 总线控制器 382

7.3.4 总线的连接方式 383

7.4 总线设计要素 386

7.4.1 总线宽度 386

7.4.2 总线的复用方式 387

7.4.3 总线定时方式 388

7.4.4 总线仲裁 392

7.4.5 总线数据传送方式 399

7.5 PCI总线标准 404

7.5.1 PCI总线概述 404

7.5.2 PCI总线信号 406

7.5.3 PCI总线命令 409

7.5.4 PCI总线仲裁 410

7.5.5 PCI总线数据传送方式 412

小结 414

习题 415

参考文献 416