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第一章 计算机系统概述 1

1.1 计算机的基本概念 1

1.1.1 电子数字计算机的基本含义 1

1.1.2 计算机的特点 1

1.1.3 计算机的分类 2

1.1.4 计算机的主要技术指标 4

1.2 计算机系统的硬件结构 5

1.2.1 “存储程序控制”的基本概念 5

1.2.2 典型的冯·诺依曼计算机结构框图 5

1.2.3 计算机硬件典型结构 7

1.2.4 计算机的各大功能部件简介 9

1.2.5 计算机的层次结构 12

1.3 计算机的工作过程 12

1.3.1 计算机处理一般问题的步骤 12

1.3.2 计算机解题程序的编制方法 13

1.4.1 计算机软件的组成及分类 16

1.4 计算机的软件 16

1.3.3 计算机执行指令的过程 16

1.4.2 计算机软件与硬件的依存关系 17

1.5 计算机的应用领域及发展概况 17

1.5.1 计算机应用领域简介 17

1.5.2 计算机的发展概况 20

复习题与思考题 27

第二章 计算机中的数据信息 28

2.1 进位计数制的基本概念 28

2.1.1 进位计数制 28

2.1.2 二进制数 29

2.2 进位计数制间的相互转换 31

2.2.1 计算机中常用的几种进位计数制 31

2.2.2 进位计数制间的相互转换 31

2.3 带符号数的机器表示法 35

2.3.1 机器数与真值 35

2.3.2 机器数的原码表示法 35

2.3.3 机器数的补码表示法 37

2.3.4 机器数的移（增）码表示法 41

2.3.5 机器数的反码表示法 41

2.3.6 各种码制的比较和小结 43

2.4 字符代码 43

2.4.1 二-十进制数的编码 43

2.4.2 标准化代码 45

2.4.3 汉字编码 47

2.5 计算机中常用的校验码 48

2.5.1 奇偶校验码的编码方式 48

2.5.2 海明校验码的编码方式及实现 49

2.5.3 循环冗余校验码的编码方式及实现 51

2.6 数的小数点表示——定点数和浮点数 53

2.6.1 定点数 53

2.6.2 浮点数 54

2.7.3 非压缩型与压缩型十进制数 58

2.7.2 字节和字 58

2.7.1 数的最小单位——“位” 58

2.7 计算机常用的数据格式 58

2.6.3 定点数和浮点数的比较 58

2.7.4 固定长度数 59

2.7.5 可变长度数 60

复习题与思考题 61

第三章 运算方法及其逻辑实现 64

3.1 算术逻辑运算的基本部件 64

3.1.1 常用的加法单元电路 64

3.1.2 串行加法器与并行加法器 66

3.1.3 并行加法器的进位逻辑 67

3.2 定点加减法运算 74

3.2.1 原码加减法运算及其硬件实现 74

3.2.2 补码加减法运算及其硬件实现 76

3.2.3 反码加减法运算 78

3.3 定点乘法运算 78

3.3.1 原码一位乘法及其逻辑实现 78

3.3.2 原码两位乘法 80

3.3.3 补码一位乘法 82

3.3.4 补码两位乘法 85

3.3.5 快速乘法简介 86

3.4 定点除法运算 88

3.4.1 原码一位除法及其逻辑实现 88

3.4.2 补码一位除法 91

3.4.3 快速除法简介 95

3.5 定点运算器举例 97

3.5.1 全加器 98

3.5.2 锁定器 98

3.5.3 多路输出门 99

3.5.4 寄存器组 99

3.6 浮点四则运算 99

3.6.1 浮点加减法运算 99

3.6.2 浮点乘法运算 101

3.6.3 浮点除法运算 102

3.7 浮点运算器举例 104

3.8 十进制数的运算 104

3.8.1 十进制加法运算及其硬件实现 105

3.8.2 十进制减法运算 106

3.8.3 十进制乘法运算 107

3.8.4 十进制除法运算 107

3.9 逻辑运算 107

3.9.1 逻辑乘 107

3.9.2 逻辑加 108

3.9.3 求反操作 108

3.9.4 按位加 108

3.9.5 逻辑测试 108

3.9.6 逻辑比较 109

复习题与思考题 109

4.1.1 存储器的功能 111

4.1.2 存储器的分类 111

4.1 存储器的基本概念 111

第四章 存储器系统 111

4.1.3 存储器的层次结构 113

4.1.4 存储器存储单元的分配 115

4.1.5 存储器原理结构框图 116

4.2 主存储器 119

4.2.1 主存储器的主要技术指标 119

4.2.2 主存储器的组成 120

4.3 半导体只读存储器 142

4.3.1 掩膜式只读存储器MROM 143

4.3.2 一次性可编程的只读存储器PROM 144

4.3.3 可擦写可编程的只读存储器EPROM 145

4.3.4 电可改写型只读存储器EAPROM 148

4.4 并行主存储器 149

4.4.1 寻址方式 149

4.4.2 重叠与交叉存取控制 150

4.5.1 高速缓冲存储器的工作原理 151

4.5 高速缓冲存储器 151

4.5.2 高速缓冲存储器的组织与管理 154

4.5.3 高速缓冲存储器示例 157

4.6 辅助存储器 160

4.6.1 磁表面存储器的基本概念 160

4.6.2 硬磁盘存储器 170

4.6.3 软磁盘存储器 185

4.6.4 磁带存储器 196

4.6.5 光盘存储器 207

4.7.1 磁泡存储器 210

4.7 其它存储器简介 210

4.7.2 电荷耦合器件存储器 213

4.7.3 磁心存储器 214

4.8 虚拟存储器 215

4.8.1 虚拟存储器的基本概念 215

4.8.2 页式虚拟存储器 217

4.8.3 段式虚拟存储器 221

4.8.4 段页式虚拟存储器 222

4.8.5 存储管理部件 222

复习题与思考题 223

第五章 指令系统及寻址技术 226

5.1 指令 226

5.1.1 指令格式 226

5.1.2 计算机中常见的寻址方式 230

5.1.3 指令的类型 238

5.2 指令格式的比较 241

5.2.1 对指令系统的基本要求 241

5.2.2 选择指令格式的基本因素 242

5.3 机器语言、汇编语言与高级语言 243

5.3.1 机器语言 243

5.3.2 汇编语言 243

5.3.3 高级语言 244

5.4 指令系统举例 244

5.4.1 模型机硬件结构简介 244

5.4.2 模型机的指令格式 245

5.4.3 模型机的寻址方式 245

5.4.4 模型机指令应用举例 246

5.5 指令（程序）的执行过程 252

5.5.1 顺序控制 252

5.5.2 超前控制 253

5.5.3 流水线控制 254

5.6 精简指令系统计算机RISC 255

5.6.1 RISC的产生和发展情况 255

5.6.2 RISC的主要特点 257

5.6.3　RISC的指令系统 258

复习题与思考题 260

第六章 控制器 262

6.1 中央处理器的功能与组成 262

6.1.1 中央处理器的功能 262

6.1.2 中央处理器的结构框图 262

6.2 控制器的功能及结构框图 266

6.2.1 控制器的功能 266

6.2.2 控制器的结构框图 267

6.3.1 控制方式 269

6.3 控制方式及时序部件 269

6.3.2 时序 271

6.4 控制器的组成 273

6.4.1 一台模型机的总体设计 273

6.4.2 微程序控制器的原理及设计 276

6.4.3 组合逻辑控制器的设计 288

6.5 中断系统 292

6.5.1 中断的基本概念 292

6.5.2 中断系统的基本功能 293

6.6 总线控制逻辑 294

6.6.1 实现总线使用的优先权控制 294

6.6.2 实现总线通信方式控制 294

6.7 控制台简介 295

复习题与思考题 295

第七章 输入、输出设备 297

7.1 输入、输出设备概述 297

7.1.1 输入、输出设备的主要功能 297

7.1.2 输入、输出设备的种类 298

7.1.3 输入、输出设备与主机的系统联系 299

7.2 输入设备 299

7.2.1 键盘输入设备 299

7.2.2 光学字符识别设备 303

7.2.3 图形输入设备 304

7.2.4 图象输入设备 306

7.2.5 语音识别设备 306

7.2.6 其它输入设备 307

7.3 输出设备 313

7.3.1 打印设备 313

7.3.2 显示设备 326

7.3.3 绘图机 335

7.4 数据通信设备 336

7.5 过程控制设备 337

7.5.1 A/D转换器 337

7.6.1 汉字输入设备 338

7.5.2 D/A转换器 338

7.6 汉字处理设备 338

7.6.2 汉字的存储 341

7.6.3 汉字输出设备 342

复习题与思考题 343

第八章 输入、输出系统 345

8.1 输入、输出系统概述 345

8.1.1 输入、输出设备的寻址方式 345

8.1.2 输入、输出接口 346

8.1.3 输入、输出数据传送的控制方式 349

8.2 系统总线 351

8.2.1 总线的基本概念 351

8.2.2 总线的分类 351

8.2.3 常见的总线结构 352

8.2.4 总线的控制 353

8.3 程序查询方式下的数据传送 361

8.3.1 程序查询的基本思想 361

8.3.2 程序查询方式的程序流程 363

8.3.3 程序查询控制方式I/O接口 364

8.3.4 程序查询控制方式举例 365

8.4 程序中断方式 366

8.4.1 如何提出中断申请 366

8.4.2 中断判优逻辑 367

8.4.3 中断响应 370

8.4.4 中断服务程序的一般结构 371

8.4.5 多重中断的处理 375

8.4.6 中断控制器 376

8.5 直接存储器访问（DMA）控制方式 377

8.5.1 DMA基本概念 377

8.5.2 常见的DMA交换数据的方法 378

8.5.3 DMA控制器组成 380

8.5.4　DMA数据传送过程 381

8.5.5 DMA控制器的类型 383

8.5.6 软盘DMA接口示例 385

8.6.1 通道控制概述 386

8.6 输入、输出通道控制方式 386

8.6.2 通道的类型 388

8.6.3 通道指令格式及通道程序 390

8.6.4 通道状态字和输入、输出中断 395

8.6.5 通道与设备控制器的接口 397

8.6.6 通道的工作过程 398

8.7 输入、输出处理机简介 401

8.8 通用接口简介 403

8.8.1 并行接口 403

8.8.2 串行接口 404

复习题与思考题 405

第九章 附录——计算机的逻辑部件 407

9.1 数的逻辑运算 407

9.1.1 基本逻辑运算 407

9.1.2 逻辑代数 407

9.1.3 逻辑问题的表达方法 409

9.2.2 卡诺图化简法 412

9.2 逻辑表达式的化简 412

9.2.1 公式化简法 412

9.2.3 利用约束项化简 413

9.3 逻辑单元电路 413

9.3.1 逻辑门电路 413

9.3.2 触发器 415

9.4 逻辑部件 416

9.4.1 寄存器 416

9.4.2 计数器 417

9.4.3 译码器与编码器 419

9.4.4 多路选择器和多路分配器 420

9.4.5 节拍脉冲发生器 422

9.4.6 加法器 422

复习题与思考题 422

主要参考文献 423

附录 424