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目录 1

第一章　绪论 1

§1-1 电子数字计算机的产生和发展 1

一、电子数字计算机的产生 1

二、电子数字计算机的发展概况 2

三、电子数字计算机的发展动向 4

四、电子计算机分类 5

§1-2 电子数字计算机的特点及应用 6

一、电子数字计算机的特点 6

二、电子数字计算机的应用 7

§1-3　电子数字计算机的硬件框图及解题过程 8

一、电子数字计算机的硬件框图 8

二、电子数字计算机的解题过程 9

思考题与习题 13

第二章　计算机中数的表示法 14

§2-1　按位定值的计数制 14

一、两种进位计数制 14

二、二进制计数的优缺点 15

三、八进制（Octal）和十六进制（Hexadecimal）的表示法 17

§2-2　各种进位制的相互转换 18

一、各种进位制转换成十进制 18

二、将十进制数转换成其它进位制数 20

三、二进制数与八、十六进制数之间的转换 23

§2-3　数的小数点表示 24

一、定点表示法 24

二、浮点表示法 25

三、定点和浮点表示法的优缺点比较 26

一、机器数与真值 28

§2-4　数的符号表示——原码、补码、反码、移码 28

二、原码表示法 29

三、补码表示法 30

四、反码表示法 34

五、移码表示法 36

§2-5　编码 38

一、编码的意义及形式 38

二、二-十进制编码 39

三、具有检测能力的校验码 42

四、具有纠错能力的汉明码 43

五、数字、字母、字符编码 47

思考题与习题 49

二、移位规则 52

一、算术移位的意义 52

§3-1　带符号的二进制数的移位运算 52

第三章　运算方法 52

§3-2　定点加减法运算 54

一、原码加减法运算 54

二、补码加减法运算 57

三、反码加减法运算 60

§3-3　定点乘法运算 63

一、原码一位乘 63

二、原码两位乘 67

三、补码一位乘 69

四、补码两位乘 75

§3-4　定点除法运算 77

一、原码除法 77

二、补码除法 81

§3-5　浮点四则运算 84

一、浮点加减法运算 84

二、浮点乘法运算 88

三、浮点除法运算 90

思考题与习题 91

第四章　逻辑部件 94

§4-1　触发器 94

一、基本RS触发器 94

二、D触发器 95

三、T触发器 95

四、JK触发器 96

五、锁定触发器 96

§4-2　寄存器与计数器 97

一、寄存器 97

二、计数器 100

一、译码器 103

§4-3　译码器、编码器与多路开关 103

二、编码器 105

三、多路开关 106

§4-4　三态门及总线 108

一、三态门 108

二、总线 108

§4-5　节拍脉冲发生器 109

一、同步时钟脉冲发生器 109

二、节拍发生器 110

三、节拍脉冲分配器 111

§4-6　基本加法器和ALU部件 112

一、基本加法器 112

二、ALU部件 114

思考题与习题 114

二、第二级虚拟机器M2 116

一、第一级机器M1 116

§5-1　计算机系统的多级层次结构 116

第五章　计算机硬件结构简介 116

三、第三级虚拟机器M3 117

四、第四级机器M0 118

五、具有操作系统的多级层次计算机系统 118

§5-2　Von．Neumann计算机的结构特点 119

一、计算机结构与计算机组成 119

二、Von．Neumann计算机的结构特点 121

§5-3　计算机各子系统的基本组成 124

一、存储器子系统 124

二、运算器子系统 126

三、控制器子系统 128

四、I/O子系统 129

§5-4　机器语言的一般特征 130

一、指令的结构形式 131

二、指令格式的举例 143

思考题与习题 146

第六章　运算器 148

§6-1　概述 148

一、运算器的分类 148

二、运算器的主要技术指标 148

三、数据传送表达式 149

§6-2　串行定点二进制运算器 152

一、串行加减法运算器 152

二、串行乘法运算器 155

三、串行除法运算器 158

四、串行四则运算器的控制信号 161

§6-3　并行定点二进制运算器 161

一、并行加、减法运算器 162

二、并行加法器的进位链 163

三、并行乘法运算器 169

四、并行除法运算器 170

五、四则运算的并行运算器 172

§6-4　浮点并行运算器 172

一、浮点加、减法运算器 173

二、浮点乘法运算器 176

三、浮点除法运算器 177

§6-5　十进制运算器 178

一、两种编码的十进制加法器 179

二、十进制加减法运算器 183

§6-6　逻辑运算 189

一、测试操作 189

二、比较操作 190

三、求反操作 190

四、逻辑乘、逻辑加和按位加操作 191

思考题与习题 193

第七章　存储器 195

§7-1　概述 195

一、存储器分类 195

二、存储器的主要技术指标 196

§7-2　半导体存储器 197

一、概述 197

二、静态RAM 198

三、动态RAM 203

四、只读存储器ROM 210

§7-3　外存储器 214

一、磁表面存储器存储信息的基本原理 214

二、磁盘存储器 215

三、磁表面存储器的记录方式 218

一、多体模块结构 222

§7-4　多体并行交叉存储器 222

二、多体模块结构存储器的交叉编址 223

三、存控 224

§7-5　快速缓冲存储器 225

一、问题的提出 225

二、快速缓存的编址 225

三、快速缓存的结构 227

思考题与习题 230

第八章　控制器 231

§8-1　概述 231

一、控制器的基本功能 231

二、控制器的组成 232

三、控制器的控制方式 233

四、控制器中微操作命令序列的形成 234

一、中断概述 235

§8-2　中断系统 235

二、中断系统 237

§8-3　时标系统的分析 243

一、机器指令系统对时标系统的影响 243

二、机器指令系统的分析 244

三、指令周期、机器周期及节拍的安排 247

四、CPU工作周期及其标志 250

五、指令的重叠 251

六、局部控制 252

七、指令微操作的节拍安排 253

§8-4　组合逻辑控制部件的设计 256

一、微操作命令的操作时间表 256

二、微操作命令的最简表达式 257

§8-5　微程序控制部件的设计 258

一、微程序控制设计思想的产生及其特点 258

三、微操作命令的逻辑电路 258

二、微程序控制部件的一般工作原理及框图 259

三、微指令控制方式及微地址形成方式 261

四、微指令的重叠 264

五、微程序设计举例 267

§8-6　控制台 273

思考题与习题 273

第九章　输入输出系统 275

§9-1　概述 275

一、I/O子系统的发展过程 275

二、I/O子系统的组成 277

三、I/O设备与主机交换信息的方式 279

§9-2 总线连接方式的I/O接口电路 283

一、I/O总线 283

四、I/O子系统与主机的连接方式 283

二、接口部件 284

§9-3　程序查询和中断处理 286

一、程序查询法 286

二、中断服务方式 287

§9-4　DMA服务方式 294

一、DMA服务方式的特点 294

二、DMA接口的功能及其组成 295

三、DMA服务方式的工作过程 296

§9-5　常用的I/O设备 297

一、键盘输入 297

二、光电输入机 300

三、打印机 303

四、显示设备 309

思考题与习题 314

一、数据格式和指令格式 316

第十章　小型数字计算机设计 316

§10-1　概述 316

二、CPU 317

三、存储器 319

四、输入和输出 321

五、寄存器之间的信息传送控制 322

§10-2　寻址方法和指令系统 322

一、寻址方法 322

二、指令系统 323

§10-3　算术逻辑部件（ALU） 336

一、ALU电路 337

二、ALU运算所需时间 343

三、ALU的谥出判断 343

三、控制存储器的访问时间 344

二、存取周期和访存时间 344

一、时钟周期、CPU主周期和指令周期 344

§10-4　定时信号和操作方式 344

四、操作方式 345

§10-5　控制存储器 346

一、微指令格式 346

二、控制存储器结构框图 350

§10-6　微指令的时序分析 354

一、取指周期的微指令 354

二、间址周期的微指令 356

三、中断周期的微指令 357

四、执行周期的微指令 358

§10-7　I/O和DMA通道 383

§10-8　存储器 386

思考题与习题 387

参考文献 387