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第1章 计算机系统概论 1

1.1 计算机的发展与应用 1

1.1.1 计算机的发展 1

1.1.2 计算机的应用 3

1.2 计算机系统 5

1.2.1 计算机的硬件系统 5

1.2.2 计算机的软件系统 8

1.3 计算机系统的层次结构 9

小结 10

习题一 11

第2章 计算机中数据的表示法 12

2.1 非数值数据表示法 12

2.1.1 字符表示法 12

2.1.2 汉字表示法 14

2.2 数值数据表示法 14

2.2.1 数的定点表示与浮点表示 14

2.2.2 机器数的表示 17

2.2.3 十进制数的表示 21

2.3 数据信息的校验 23

2.3.1 奇偶校验 24

2.3.2 海明校验 25

2.3.3 循环校验 27

小结 29

习题二 30

第3章 运算方法与运算器 31

3.1 定点补码加／减法运算 31

3.1.1 运算方法及实现 31

3.1.2 快速加法器 37

3.2 定点乘法运算 42

3.2.1 运算方法及实现 42

3.2.2 乘法器 48

3.3 定点除法运算 52

3.3.1 原码除法运算方法及实现 52

3.3.2 补码除法运算方法与实现 55

3.3.3 除法器 58

3.4 浮点运算 59

3.4.1 浮点补码加／减法运算 60

3.4.2 浮点乘法运算 62

3.4.3 浮点除法运算 62

3.4.4 浮点运算部件 63

3.5 逻辑运算 65

3.6 运算器的组织 67

3.6.1 运算器的功能 67

3.6.2 运算器的组成 67

3.6.3 运算器的结构 69

3.7 运算部件举例 71

3.7.1 多功能SN74181ALU 71

3.7.2 SN74182先行进位部件CLA 74

小结 74

习题三 75

第4章 存储系统 77

4.1 存储器概述 77

4.1.1 存储器的分类 77

4.1.2 存储系统的分级结构 78

4.2 主存储器 79

4.2.1 概述 79

4.2.2 随机存取存储器 80

4.2.3 只读存储器 91

4.2.4 主存储器与CPU的连接 95

4.2.5 几种新型存储器 98

4.2.6 高速主存储器 99

4.3 高速缓冲存储器 102

4.3.1 Cache的基本原理 102

4.3.2 相联存储器与命中率 103

4.3.3 主存与Cache的地址映射 105

4.3.4 替换策略与写操作策略 110

4.4 外存储器 111

4.4.1 磁表面存储器原理 111

4.4.2 硬盘存储器 114

4.4.3 磁带存储器 118

4.4.4 光盘存储器 121

4.5 虚拟存储器 128

4.5.1 页式虚拟存储器 128

4.5.2 段式虚拟存储器 129

4.5.3 段页式虚拟存储器 130

4.6 存储保护 131

4.6.1 存储区域保护 131

4.6.2 访问方式保护 132

小结 132

习题四 133

第5章 指令系统 135

5.1 机器指令格式 135

5.1.1 操作码 135

5.1.2 地址码 136

5.1.3 指令格式举例 138

5.2 指令和操作数的寻址方式 141

5.2.1 寻址方式概述 141

5.2.2 PentiumⅡ的寻址方式 147

5.3 指令系统 148

5.3.1 概述 148

5.3.2 典型指令 149

5.4 精简指令系统 154

5.4.1 RISC的指令系统 154

5.4.2 RISC与CISC的比较 155

小结 158

习题五 159

第6章 中央控制器 160

6.1 控制器的功能与组成 160

6.1.1 控制器的功能 160

6.1.2 控制器的基本组成 161

6.2 控制器的控制原理 162

6.2.1 控制器的结构与工作原理 162

6.2.2 指令执行过程控制 164

6.2.3 控制方式 170

6.3 时序发生器 170

6.3.1 时钟源与脉冲发生器 171

6.3.2 节拍脉冲和读／写时序产生电路 172

6.3.3 启停控制逻辑 173

6.4 微程序控制器 174

6.4.1 微程序控制的概念 174

6.4.2 微程序控制器的组织 177

6.4.3 微程序举例 180

6.4.4 微指令及微地址的形成 183

6.5 硬布线控制器 185

6.5.1 基本结构 186

6.5.2 设计原理 186

6.6 流水CPU 188

6.6.1 并行处理技术 188

6.6.2 流水CPU结构 189

6.7 RISC 190

小结 190

习题六 191

第7章 系统总线 192

7.1 总线结构 192

7.1.1 单总线结构 193

7.1.2 多总线结构 194

7.2 总线的仲裁与通信 195

7.2.1 总线的仲裁方式 195

7.2.2 总线的通信方式 197

7.3 总线上的信息传送 199

7.3.1 信息的传送方式 199

7.3.2 总线复用 200

7.4 微机总线简介 200

7.4.1 IBM PC/XT总线 202

7.4.2 IBM PC/AT总线 202

7.4.3 MCA总线 203

7.4.4 EISA总线 203

7.4.5 VESA总线 204

7.4.6 PCI总线 205

7.4.7 未来总线FutureBus＋ 209

小结 210

习题七 211

第8章 输入／输出设备 212

8.1 概述 212

8.1.1 I/O设备的功能与分类 212

8.1.2 I/O设备的特点 213

8.2 I/O接口 214

8.2.1 I/O接口的功能 214

8.2.2 I/O接口的组成 215

8.2.3 I/O接口的类型 216

8.3 输入设备 218

8.3.1 键盘输入设备 218

8.3.2 非键盘输入设备 219

8.4 打印输出设备 228

8.4.1 点阵式打印机 228

8.4.2 激光打印机 232

8.5 显示输出设备 234

8.5.1 CRT显示器 234

8.5.2 CRT图形显示器 239

8.5.3 液晶显示器 242

小结 246

习题八 247

第9章 输入／输出原理 248

9.1 概述 248

9.2 程序查询方式 249

9.2.1 设备状态字 250

9.2.2 程序查询方式的接口 250

9.2.3 程序查询的I/O原理 251

9.3 程序中断控制方式 252

9.3.1 中断的概念 253

9.3.2 中断优先级和中断屏蔽 256

9.3.3 单级中断处理和多重中断处理 258

9.3.4 中断的处理过程 259

9.3.5 中断方式接口 264

9.4 直接存储器存取控制方式 265

9.4.1 DMA方式的基本概念 266

9.4.2 DMA主要操作过程 267

9.4.3 DMA控制器 268

9.5 通道控制方式 271

9.5.1 通道结构的发展 272

9.5.2 通道的类型 273

9.5.3 通道程序 275

9.5.4 主机的I/O指令 277

9.5.5 通道工作过程 278

小结 279

习题九 280

参考文献 282