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第1章 概论 1

1.1计算机的发展与应用 1

1.1.1计算机的发展简史 2

1.1.2计算机的应用 3

1.2计算机系统的组成 4

1.2.1计算机的硬件系统 5

1.2.2计算机的软件系统 6

1.2.3硬件与软件的逻辑等价性 7

1.2.4计算机系统的层次结构 8

1.3计算机的特点和性能指标 10

1.3.1计算机的工作特点 10

1.3.2计算机的主要性能指标 10

1.3.3计算机的分类 11

1.4多媒体技术 12

1.4.1多媒体技术的发展 12

1.4.2多媒体技术要解决的主要问题 12

1.4.3多媒体计算机（MPC） 13

1.5本章小结 15

1.6习题 15

第2章 计算机中的数据表示 19

2.1数据信息的表示 20

2.2进位计数制 21

2.2.1进位基数和位的权数 21

2.2.2二进制数制 22

2.2.3八进制数制 22

2.2.4十六进制数制 22

2.2.5数制之间的相互转换 23

2.3定点数和浮点数 26

2.3.1定点数表示法 26

2.3.2浮点数表示法 27

2.3.3定点数表示法和浮点数表示法的比较 28

2.3.4计算机中数的表示单位和机器字长 28

2.4带符号数的表示方法 29

2.4.1机器数的原码表示法 29

2.4.2机器数的补码表示法 30

2.4.3机器数的反码表示法 36

2.4.4机器数的移码表示法 36

2.4.5各种编码的比较 38

2.5十进制数据表示 38

2.5.1二一十进制编码原理 38

2.5.2二一十进制有权码 39

2.5.3二一十进制无权码 40

2.6字符编码 41

2.6.1 ASCII码 41

2.6.2 EBCDIC码 42

2.6.3汉字的表示 42

2.7数据校验码 43

2.7.1奇偶校验码 43

2.7.2海明校验码 44

2.7.3循环冗余校验码 47

2.8本章小结 49

2.9习题 50

第3章 运算方法和运算器 53

3.1定点数的加减运算 53

3.1.1原码加减运算 53

3.1.2补码加减运算 54

3.1.3基本的二进制加法减法器 55

3.1.4加法运算及其加速方法 57

3.2定点乘法运算 61

3.2.1原码一位乘法 61

3.2.2补码一位乘法 64

3.2.3补码两位乘法 66

3.2.4阵列乘法器 68

3.3定点除法运算 69

3.3.1原码一位除法 69

3.3.2补码一位除法 73

3.3.3阵列除法器 74

3.4定点运算器的组成和结构 74

3.4.1运算器与其他部件的关系 75

3.4.2定点运算器的功能和组成 75

3.5浮点算术运算方法和浮点运算器 82

3.5.1浮点加减运算 82

3.5.2浮点乘除运算 85

3.5.3浮点运算器实例 86

3.6本章小结 87

3.7习题 88

第4章 存储器及存储系统 93

4.1存储器概述 94

4.1.1存储器的分类 95

4.1.2存储器的分级结构 97

4.2主存储器 98

4.2.1主存储器技术指标 98

4.2.2主存储器基本组成 100

4.2.3主存储器基本操作 101

4.3半导体存储器芯片 102

4.3.1 SRAM存储器 102

4.3.2 DRAM存储器 107

4.3.3只读存储器和闪速存储器 110

4.4主存储器组织 114

4.4.1存储器与CPU的连接 114

4.4.2高速缓冲存储器 118

4.4.3多体交叉存储器 123

4.4.4虚拟存储器 125

4.4.5提高主存读写速度的技术 131

4.5存储保护 134

4.5.1存储区域保护 134

4.5.2访问方式保护 135

4.6本章小结 136

4.7习题 137

第5章 指令系统 145

5.1指令系统的发展与性能 145

5.1.1指令系统的发展 145

5.1.2指令系统的性能要求 147

5.2指令的格式 148

5.2.1指令操作码与地址码 148

5.2.2指令字长与扩展方法 151

5.2.3指令格式举例 153

5.3寻址方式 155

5.3.1指令的寻址方式 155

5.3.2操作数的寻址方式 156

5.4指令的分类与高级语言 161

5.4.1指令系统的分类 161

5.4.2指令系统与高级语言 164

5.5典型指令系统 165

5.5.1 PDP-11和VAX-11系列机指令系统 165

5.5.2 PentiumⅡ计算机的指令系统 167

5.6本章小结 170

5.7习题 170

第6章 中央处理器 177

6.1 CPU的总体结构 178

6.1.1 CPU的功能与组成 178

6.1.2操作控制器与时序产生器 181

6.2指令的执行与时序产生器 181

6.2.1指令周期 181

6.2.2时序产生器 190

6.2.3 CPU的控制方式 192

6.3微程序设计技术与微程序控制器 193

6.3.1微程序设计技术 193

6.3.2微程序控制器 200

6.4硬布线控制器与门阵列控制器 202

6.4.1硬布线控制器 202

6.4.2 PLA逻辑控制原理 203

6.5传统CPU 203

6.5.1 Intel 8088 CPU 204

6.5.2 IBM 370系列CPU 205

6.6流水CPU 207

6.6.1并行处理技术 207

6.6.2流水CPU的结构 207

6.6.3流水线的主要问题 210

6.7 RISC CPU 213

6.7.1 RISC机器的特点 213

6.7.2 RISC CPU实例 214

6.8 CPU新技术 215

6.8.1多媒体CPU MMX技术 215

6.8.2超线程技术 216

6.8.3双核与多核技术 217

6.8.4未来CPU的发展趋势 219

6.9本章小结 219

6.10习题 220

第7章 总线系统 225

7.1总线的概念和结构 225

7.1.1总线的基本概念 226

7.1.2总线的连接方式 228

7.1.3总线的内部结构 231

7.1.4总线结构举例 233

7.2总线的控制、数据传输和接口 234

7.2.1总线的控制 235

7.2.2总线的数据传输方式 238

7.2.3总线的接口 239

7.3常用总线举例 241

7.3.1总线结构类型 241

7.3.2标准接口类型 244

7.4 InfiiniBand标准 245

7.4.1 InfiniBand的体系结构 245

7.4.2 InfiniBand的通信协议 246

7.5本章小结 248

7.6习题 249

第8章 输入输出系统 251

8.1信息交换的控制方式 252

8.1.1外部设备与主机的连接方式 252

8.1.2外部设备的编址方式 253

8.1.3 I/O组织与外设接口 254

8.2程序查询方式 257

8.2.1程序查询输入输出方式 257

8.2.2程序查询方式的接口 258

8.3程序中断方式 258

8.3.1中断的基本概念 258

8.3.2 CPU响应中断的条件 260

8.3.3中断处理 263

8.3.4单级中断与多级中断 264

8.3.5程序中断方式的基本接口 268

8.4 DMA方式 269

8.4.1 DMA的基本概念 269

8.4.2 DMA传输方式 269

8.4.3基本的DMA控制器 271

8.4.4选择型和多路型DMA控制器 274

8.5 I/O通道方式 275

8.5.1通道的基本概念 275

8.5.2通道的类型 276

8.5.3通道结构的发展 278

8.6通用I/O接口标准 278

8.6.1并行I/O标准接口SCSI 278

8.6.2串行I/O标准接口IEEE 1394 279

8.7本章小结 281

8.8习题 282

第9章 计算机外部设备 287

9.1计算机外部设备概述 288

9.1.1外部设备的一般功能及分类 288

9.1.2外部设备的特点 290

9.2输入设备 291

9.2.1键盘 291

9.2.2鼠标 291

9.2.3扫描仪 292

9.2.4数码相机 293

9.2.5其他输入设备 294

9.3打印输出设备 296

9.3.1点阵针式打印机 296

9.3.2激光打印机 298

9.3.3喷墨打印机 300

9.3.4彩色热感应式打印机 301

9.4显示设备 302

9.4.1 CRT显示器 304

9.4.2液晶显示设备 310

9.4.3其他显示技术 312

9.5磁表面存储器 313

9.5.1磁记录原理与记录方式 313

9.5.2软磁盘存储器 318

9.5.3硬盘存储器 322

9.5.4磁盘阵列 328

9.6光盘存储器 330

9.6.1光盘存储器类型 331

9.6.2只读型光盘存储器 332

9.6.3一次写入型光盘存储器 333

9.6.4磁光盘存储器 334

9.7新型辅助存储器 334

9.7.1大容量可移动存储器 334

9.7.2闪存卡和USB电子盘 335

9.8通信与网络设备 336

9.8.1调制解调器 336

9.8.2网络接口卡 338

9.8.3网络互联设备 339

9.9本章小结 341

9.10习题 342

第10章 计算机系统及发展 345

10.1计算机系统基本概念 345

10.1.1计算机系统结构定义 346

10.1.2计算机组成与实现 346

10.1.3计算机系统的分类 347

10.1.4如何提高计算机系统的运算速度 348

10.1.5开放系统 348

10.2并行计算机系统 349

10.2.1片内并行 350

10.2.2协处理器 354

10.2.3多计算机系统 355

10.2.4网格计算 357

10.3新一代计算机 359

10.4本章小结 362

10.5习题 362

参考文献 363