计算机硬件技术基础PDF电子书下载

第1章 计算机系统概述 1

1.1计算机的发展历程 1

1.2计算机的组成与结构 3

1.2.1计算机硬件 3

1.2.2计算机软件 5

1.2.3计算机系统的层次结构 6

1.3计算机的基本工作原理 7

1.4计算机系统的分类及应用 8

1.4.1计算机系统的分类 8

1.4.2计算机系统的应用 12

1.5计算机系统的性能指标 13

习题1 14

第2章 计算机的逻辑部件 15

2.1逻辑代数基础 15

2.1.1基本逻辑运算 15

2.1.2逻辑函数及其表示方法 15

2.1.3逻辑代数的基本公式 17

2.2逻辑函数的化简 18

2.2.1代数化简法 18

2.2.2卡诺图化简法 19

2.3计算机中常用的组合逻辑电路 20

2.3.1基本逻辑门电路 20

2.3.2译码器 21

2.3.3数据选择器 22

2.4时序逻辑电路 22

2.4.1触发器 22

2.4.2寄存器和移位寄存器 25

2.4.3计数器 27

2.5可编程逻辑器件PLD 28

2.5.1 PLD及其特点 28

2.5.2 PLD器件基础 29

2.5.3常用PLD器件简介 30

习题2 34

第3章 运算方法和运算器 35

3.1数制与信息的编码表示 35

3.1.1进位计数制及其相互转换 35

3.1.2数值型数据的编码表示 37

3.1.3十进制数的二进制编码表示 41

3.1.4非数值型数据的编码表示 43

3.2数的定点和浮点表示 45

3.2.1数的定点表示 45

3.2.2数的浮点表示 46

3.3定点数的加减运算 47

3.3.1补码定点数的加减运算 47

3.3.2补码加减运算的实现电路 49

3.4定点数的乘除运算 50

3.4.1原码一位乘法 50

3.4.2补码一位乘法 51

3.4.3原码一位除法 53

3.4.4补码一位除法 56

3.5浮点数的运算方法 57

3.6运算器的基本组成与结构 60

3.6.1运算器的基本组成 60

3.6.2算术逻辑运算单元 60

3.6.3定点运算器的结构 66

3.6.4浮点运算器的结构 67

3.7数据校验码 69

3.7.1奇偶校验码 70

3.7.2海明校验码 70

3.7.3循环冗余校验码 72

习题3 74

第4章 主存储器与存储系统 76

4.1存储器基本概念 76

4.1.1存储器的分类 76

4.1.2主存储器的主要技术指标 77

4.1.3存储器的组成和数据存放 77

4.1.4存储系统的层次结构 78

4.2半导体存储器的结构和原理 79

4.2.1随机存储器RAM 79

4.2.2只读存储器ROM 82

4.2.3存储器与CPU的连接 83

4.3高速存储器 87

4.3.1双端口存储器 87

4.3.2多体交叉存储器 88

4.3.3相联存储器 89

4.4 Cache存储器 90

4.4.1 Cache基本结构和工作原理 90

4.4.2 Cache存储器的地址映像 92

4.4.3 Cache中主存块的替换算法 95

4.4.4 Cache写策略 96

4.5虚拟存储器 96

4.5.1虚拟存储器的基本概念 97

4.5.2主存-Cache系统与主存-外存系统的差别 97

4.5.3虚拟存储器管理方式 98

习题4 100

第5章 指令系统 102

5.1指令格式 102

5.1.1指令的结构 102

5.1.2指令的操作码 102

5.1.3指令的地址码 104

5.1.4指令长度 105

5.2寻址方式 105

5.2.1指令寻址方式 105

5.2.2操作数寻址方式 106

5.3指令类型 109

5.4指令系统的分类 113

5.4.1复杂指令系统CISC 113

5.4.2精简指令系统RISC 116

习题5 118

第6章 中央处理器 120

6.1控制器的组成和基本原理 120

6.1.1控制器的功能 120

6.1.2控制器的基本组成 120

6.1.3控制器的时序系统 122

6.1.4控制器的实现方法 123

6.2指令的执行过程 123

6.2.1控制器的基本电路 123

6.2.2指令执行的基本过程 123

6.2.3指令执行的微操作序列 124

6.3微程序控制器 126

6.3.1微程序控制的基本概念 126

6.3.2实现微程序控制的基本原理 126

6.3.3微指令编码法 129

6.3.4微程序流的控制 130

6.3.5微指令格式及执行方式 133

6.3.6微程序设计举例 134

6.4硬布线控制器 138

6.4.1硬布线控制器的设计步骤 138

6.4.2硬布线控制器的设计 139

6.4.3硬布线控制器与微程序控制器的比较 141

6.5控制器的控制方式 141

习题6 142

第7章 总线技术 144

7.1总线概述 144

7.1.1总线的基本概念和种类 144

7.1.2总线标准及性能指标 144

7.2总线仲裁方式 145

7.2.1集中总线仲裁方式 145

7.2.2分布总线仲裁方式 146

7.3总线数据传输过程和传输方式 147

7.3.1总线数据传输过程 147

7.3.2总线数据传输方式 147

7.4常用标准总线简介 149

7.4.1内部总线 149

7.4.2外部总线 150

习题7 151

第8章 输入/输出系统 152

8.1输入/输出系统概述 152

8.1.1输入/输出系统的组成 152

8.1.2 CPU与I/O接口之间的信息 152

8.2 I/O端口的编址方式及数据传送方式 153

8.2.1 I/O端口的编址方式 153

8.2.2 CPU与外设之间的数据传送方式 154

8.3程序直接控制方式 155

8.3.1无条件方式 155

8.3.2条件查询方式 155

8.4中断控制方式 156

8.4.1中断概述 156

8.4.2中断的优先级及优先级的判定 158

8.4.3中断响应与中断处理 159

8.4.4中断嵌套与中断屏蔽 160

8.4.5中断接口的基本结构 161

8.5 DMA方式 162

8.5.1 DMA的特点 162

8.5.2 DMA的传送方式 162

8.5.3 DMA控制器的基本结构 163

8.5.4 DMA的数据传送过程 164

8.6通道控制方式 164

8.6.1通道概述 165

8.6.2通道的分类 165

8.6.3通道结构的发展 166

习题8 167

第9章 微型计算机原理及接口技术 168

9.1 16位及32位微处理器 168

9.1.1 16位微处理器8086 168

9.1.2 32位微处理器Pentium 174

9.2 8086的中断 177

9.2.1 8086的中断概述 177

9.2.2中断控制器8259A 179

9.3串/并行接口 185

9.3.1串行通信和并行通信 185

9.3.2可编程并行接口8255A 186

9.3.3可编程串行接口8251 A 189

9.4计数器/定时器接口 193

9.4.1计数器/定时器概述 193

9.4.2可编程计数器/定时器8253 194

9.5数/模和模/数转换 198

9.5.1数/模转换器 198

9.5.2模/数转换器 201

习题9 203

第10章 外部设备 205

10.1外部设备概述 205

10.1.1外部设备的分类 205

10.1.2外部设备的作用 206

10.2输入设备 206

10.2.1键盘 206

10.2.2鼠标 207

10.2.3触摸屏 207

10.2.4读卡器 209

10.2.5扫描仪 209

10.3输出设备 210

10.3.1显示器 210

10.3.2打印机 211

10.4磁表面存储器 213

10.4.1存储原理与记录方式 213

10.4.2硬磁盘存储器的组成与分类 215

10.4.3磁表面存储器的技术指标 218

10.5光盘存储器 219

10.5.1光盘的分类及特点 219

10.5.2光盘存储器的主要性能指标 220

10.5.3 CD-ROM系统 221

习题10 223

第11章 计算机系统结构 224

11.1计算机系统结构的基本概念 224

11.1.1计算机系统结构、组成与实现 224

11.1.2提高计算机系统性能的原则和手段 225

11.1.3系统结构中的并行性 225

11.2流水与指令级并行处理器 226

11.2.1重叠方式与先行控制 226

11.2.2流水方式 227

11.2.3指令级并行处理器 231

11.3向量处理器与阵列处理器 233

11.3.1向量处理器 234

11.3.2阵列处理器 236

11.4多处理器系统 239

11.4.1多处理器的特点 239

11.4.2多处理器的硬件结构 240

11.4.3多处理器的互连形式 241

11.4.4多处理器Cache的一致性 242

11.4.5多处理器的操作系统 243

11.5其他计算机结构 245

习题11 247

参考文献 248