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第1章 计算机基础知识 1

1.1计算机系统 1

1.1.1计算机的分类 1

1.1.2计算机系统的组成 2

1.2数制 4

1.2.1计数进位制 4

1.2.2二进制数的运算 9

1.3逻辑代数基础与基本逻辑门电路 10

1.3.1基本逻辑运算 10

1.3.2基本逻辑门电路 12

1.4数的定点表示与浮点表示（定点数与浮点数） 15

1.4.1定点数 15

1.4.2浮点数 16

1.4.3带符号数的表示方法：原码、反码、补码和移码 17

1.5码制 20

1.5.1十进制的代码（BCD码） 20

1.5.2可靠性编码 21

习题及解答 24

第2章 指令系统与寻址方式 31

2.1指令的基本格式 31

2.2寻址方式 33

2.2.1基本概念术语 33

2.2.2有效地址EA与段超越 34

2.2.3与操作数有关的寻址方式 36

2.2.4与转移指令的偏移地址有关的寻址方式 40

2.3指令系统 45

2.3.1数据传送类指令 46

2.3.2算术运算类指令 52

2.3.3逻辑运算和移位类指令 60

2.3.4串操作类指令 62

2.3.5输入输出类指令（该类指令均不影响条件码） 64

2.3.6控制转移类指令（该类所有指令均不影响条件码） 65

习题及解答 71

第3章 组合逻辑电路 77

3.1逻辑代数的基本定律及规则 77

3.1.1逻辑函数间的相等 77

3.1.2逻辑代数的基本规律 78

3.1.3逻辑代数中的三个规则 78

3.2逻辑函数的化简方法 80

3.2.1“与或”式、“或与”式 80

3.2.2最小项与最大项 80

3.2.3代数化简方法 84

3.3逻辑函数的卡诺图化简方法 86

3.3.1卡诺图 86

3.3.2卡诺图的化简 88

3.3.3包含无关最小项的逻辑函数的化简 91

3.4组合逻辑电路 93

3.4.1组合逻辑电路的分析 93

3.4.2组合逻辑电路的设计 96

3.4.3组合逻辑电路中的竞争冒险 98

3.4.4中规模逻辑器件全加器 101

习题及解答 103

第4章 触发器与时序逻辑电路 119

4.1触发器的性质与分类 119

4.1.1触触发器的性质 119

4.1.2触发器的分类 119

4.2基本RS触发器（也叫直接置位、复位触发器） 120

4.3时序触发器 121

4.3.1分类、术语及功能表现方式 122

4.3.2同步SR触触发器 122

4.3.3 D触触发器、JK触发器和T触发器 124

4.3.4触发方式与空翻 125

4.4时序逻辑电路 129

4.4.1时序逻辑电路概述 129

4.4.2时序逻辑电路的分类 129

4.4.3时序逻辑电路的分析 130

4.4.4时序逻辑电路的设计 133

习题与解答 136

第5章 总线、中断与I/O系统 147

5. 1总线系统 147

5.1.1总线的基本概念 147

5.1.2总线的控制方式（仲裁策略） 150

5.1.3总线的通信技术 152

5.2中断系统 154

5.2.1基本概念 154

5.2.2中断分类 155

5.2.3中断服务程序入口地址的获取方式 156

5.2.4中断处理程序的优先级别 156

5.3输入输出系统 160

5.3.1 I/O系统的组成 160

5.3.2 I/O系统的功能 160

5.3.3 I/O系统的4种工作方式 160

5.4通道处理机与外围处理机 162

5.4.1工作原理及工作过程 162

5.4.2具有通道的计算机系统结构 163

5.4.3通道的类型 163

5.4.4通道的流量分析 164

5.4.5外围处理机 168

习题及解答 169

第6章 存储系统 179

6.1概述 179

6.1.1分层存储体系结构 179

6.1.2衡量存储器性能的参数 179

6.1.3各指标间的矛盾 180

6.1.4解决措施 180

6.1.5存储器的分类 181

6.2存储体系的形成与发展 181

6.2.1存储体系的演变过程 181

6.2.2并行主存系统频宽的分析 182

6.2.3存储体系 183

6.3虚拟存储器 186

6.3.1不同的虚拟存储管理方式 186

6.3.2页式虚拟存储器构成 190

6.3.3替换算法 193

6.4高速缓冲存储器 201

6.4.1基本结构 202

6.4.2地址的映像与变换方法 203

6.4.3替换算法的实现 213

6.4.4 Cache的透明性及性能分析 215

6.4.5 Cache-主存-辅存存储层次 219

6.4.6主存保护 219

习题及解答 220

第7章 重叠与流水方式 231

7.1重叠解释方式的基本思想 231

7.1.1微操作解释方式 231

7.1.2顺序解释与重叠解释 231

7.1.3重叠对计算机组成的要求 232

7.2相关处理方法 234

7.2.1指令相关的处理 234

7.2.2主存空间数相关的处理 234

7.2.3通用寄存器组相关的处理 235

7.3流水方式 238

7.3.1基本概念 238

7.3.2流水线处理机的主要性能 242

7.4流水机器的相关处理和流水线调度 251

7.4.1流水机器中的相关处理 252

7.4.2流水线调度 254

习题及解答 258

第8章CPU子系统 265

8.1 CPU的结构 265

8.1.1 CPU的功能 265

8.1.2 CPU结构框图 265

8.1.3 CPU内部寄存器 266

8.1.4控制单元 266

8.1.5 ALU 267

8.1.6中断系统 267

8.2指令周期 267

8.2.1指令周期的基本概念 267

8.2.2指令周期的数据流 268

8.3操作命令分析 269

8.3.1取指周期 269

8.3.2间址周期 270

8.3.3执行周期 270

8.4控制单元的功能 271

8.4.1控制单元的外特性 271

8.4.2控制信号举例 272

8.4.3多级时序系统 274

8.4.4控制方式 275

8.4.5多级时序系统实例分析 276

8.5运算方法 278

8.5.1定点加减运算 278

8.5.2溢出判断 279

8.5.3定点乘法运算 282

8.5.4定点除法运算 287

8.5.5浮点四则运算 290

习题及解答 292

参考文献 297