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第一章 概论 1

1.1 计算机系统的基本组成与特点 1

1.1.1 电子数字计算机的基本组成 1

1.1.2 存储程序与冯·诺依曼体制 4

1.1.3 信息的数字化表示 5

1.1.4 数字计算机的特点 7

1.2 计算机系统的层次结构 8

1.2.1 硬件系统 8

1.2.2 软件系统 9

1.2.3 层次结构模型 11

1.2.4 硬、软件界面与逻辑上的等价 12

1.2.5 计算机组成原理涉及的几个层次 13

1.3 计算机硬件系统组织 15

1.3.1 总线 15

1.3.2 以总线为基础的典型系统结构 16

1.3.3 采用通道或IOP的大型系统结构 17

1.3.4 多机系统 18

1.4 计算机的性能指标 19

第二章 运算方法与运算器 21

2.1 数据信息的表示方法 22

2.1.1 进位计数制及其相互转换 22

2.1.2 带符号数的表示 27

2.1.3 定点表示与浮点表示 31

2.1.4 字符的表示 35

2.2 算术、逻辑运算基础 36

2.2.1 原码加减 36

2.2.2 补码加减 37

2.2.3 溢出判别 39

2.2.4 移位 40

2.2.5 舍入 42

2.2.6 逻辑运算 43

2.3 算术逻辑运算部件 43

2.3.1 全加器（加法单元） 44

2.3.2 并行加法器与进位链结构 45

2.3.3 ALU单元与多位ALU部件 47

2.3.4 十进制加法器 51

2.4 定点乘法运算 53

2.4.1 原码一位乘法 53

2.4.2 补码一位乘法 56

2.4.3 原码两位乘法 59

2.4.4 补码两位乘法 61

2.4.5 快速乘法简介 62

2.5 定点除法运算 66

2.5.1 原码不恢复余数除法 66

2.5.2 补码不恢复余数除法 69

2.5.3 快速除法简介 72

2.6 浮点四则运算 74

2.6.1 浮点加减运算 74

2.6.2 浮点乘法运算 76

2.6.3 浮点除法运算 76

2.7 运算器组织 77

2.7.1 带多路选择器的运算器 77

2.7.2 带输入锁存器的运算器 78

2.7.3 位片式运算器 78

2.7.4 浮点运算器 79

第三章 存储系统 81

3.1 概述 81

3.1.1 存储系统的层次结构 81

3.1.2 物理存储器与虚拟存储器 84

3.1.3 存储原理（物理机制） 84

3.1.4 存取方式 87

3.2 半导体存储单元与存储芯片 88

3.2.1 双极型存储单元与芯片 88

3.2.2 静态MOS存储单元与芯片 90

3.2.3 动态MOS存储单元与芯片 95

3.2.4 半导体只读存储器与芯片 101

3.3 主存储器组织 104

3.3.1 半导体存储器的逻辑结构与设计 105

3.3.2 动态存储器的刷新 106

3.3.3 主存储器与CPU的连接 108

3.3.4 主存储器的校验方法 111

3.4 磁表面存储原理 113

3.4.1 记录介质和磁头 113

3.4.2 读写原理 115

3.4.3 磁记录编码方式 117

3.4.4 磁表面存储器的校验方法 121

3.5 磁盘存储器 125

3.5.1 软盘存储器 126

3.5.2 硬盘存储器 131

3.5.3 磁盘驱劝器逻辑结构举例 139

3.6 磁带存储器 141

3.6.1 磁带机的结构 141

3.6.2 磁带记录格式 144

3.7 光盘存储器 147

3.7.1 光头 147

3.7.2 盘片与光记录原理 148

3.8 存储系统组织 150

3.8.1 双端口存储器与并行主存系统 150

3.8.2 并行处理机与多机系统中的存储组织 153

3.8.3 高速缓冲存储器 155

3.8.4 虚拟存储器 159

3.8.5 相联存储器 163

第四章 指令系统 165

4.1 指令格式 165

4.1.1 指令字长 165

4.1.2 操作码格式 167

4.1.3 地址结构 168

4.1.4 指令格式举例 171

4.2 寻址方式 173

4.2.1 存储结构与存取方式 173

4.2.2 常见寻址方式 174

4.2.3 堆栈操作 182

4.2.4 寻址方式举例 184

4.3 指令的功能和类型 188

4.3.1 概述 188

4.3.2 传送类指令 189

4.3.3 输入/输出指令 190

4.3.4 算术逻辑运算指令 194

4.3.5 程序控制指令 196

4.3.6 其他指令 199

4.4 RISC技术 200

4.4.1 RISC技术的起源 200

4.4.2 RISC技术的主要内容 200

4.4.3 MIPSR2000指令设置简介 201

第五章 中央处理器 203

5.1 CPU的组成 204

5.1.1 运算部件 204

5.1.2 寄存器设置 205

5.1.3 总线 207

5.1.4 时序系统 209

5.1.5 微操作命令产生部件 209

5.1.6 CPU内部数据通路结构 211

5.2 主机与外部的数据通路与信息传送控制方式 213

5.2.1 主机与外围设备间的连接方式 213

5.2.2 信息传送的控制方式 215

5.3 时序控制方式与时序系统 221

5.3.1 时序控制方式 221

5.3.2 指令序列间的衔接方式 223

5.3.3 同步控制的时序系统 225

5.4 一台模型机的总体设计 228

5.4.1 模型机指令系统 228

5.4.2 总体结构与数据通路 232

5.5 模型机组合逻辑控制器设计 237

5.5.1 时序系统 237

5.5.2 指令流程图与操作时间表 239

5.5.3 微命令的综合与产生 250

5.5.4 小结 250

5.6 微程序控制原理 251

5.6.1 基本原理 251

5.6.2 微指令的编码方法 254

5.6.3 微程序的顺序控制方式 255

5.6.4 微指令格式的分类 258

5.7 模型机的微程序设计 259

5.7.1 时序系统 259

5.7.2 微指令格式 260

5.7.3 微程序编制 262

5.8 微程序技术的应用与发展 268

5.8.1 微程序控制方式的优缺点及其应用 268

5.8.2 微程序技术的发展及前景 269

5.9 典型CPU简介 270

5.9.1 Intel 8086/8088 271

5.9.2 Intel 80386/80486 275

5.9.3 Alpha微处理器 278

5.9.4 CRAY-1 280

5.9.5 Transputer 281

第六章 输入/输出设备 283

6.1 概述 283

6.1.1 I/O设备分类与常见I/O设备综述 283

6.1.2 信息交换代码与传送格式 286

6.1.3 调用I/O设备的层次 287

6.2 键盘 288

6.2.1 键 289

6.2.2 硬件扫描键盘 291

6.2.3 软件扫描键盘 292

6.3 显示设备 295

6.3.1 概述 295

6.3.2 显示方式与常见显示规格 296

6.3.3 光栅扫描成象原理 298

6.3.4 屏幕显示与显示缓存间的对应关系 302

6.3.5 显示器控制器举例 307

6.3.6 显示器配件 309

6.4 打印设备 311

6.4.1 概述 311

6.4.2 点阵针式打印机 312

6.4.3 行式打印机 317

6.4.4 激光打印机 320

第七章 输入/输出系统 323

7.1 概述 323

7.1.1 主机与外围设备间的连接模式与组织管理 323

7.1.2 总线类型与总线标准 326

7.1.3 接口的功能与分类 328

7.2 系统总线 330

7.2.1 总线信号组成 331

7.2.2 总线操作与时序 333

7.3 直接程序传送方式及接口 336

7.4 程序中断方式及接口 337

7.4.1 基本概念 337

7.4.2 中断请求的提出与请求信号的传送 342

7.4.3 优先权逻辑与屏蔽技术 343

7.4.4 服务程序入口的获取方式 347

7.4.5 中断响应 349

7.4.6 中断处理 350

7.4.7 中断接口组成模型 353

7.4.8 打印机中断接口举例 357

7.4.9 集成化通用接口芯片举例 359

7.5 DMA方式及其接口 362

7.5.1 基本概念 362

7.5.2 DMA控制器与接口的连接方式 365

7.5.3 DMA控制器的组成 369

7.5.4 DMA传送操作举例 373

7.6 磁盘存储器接口举例 375

7.6.1 磁盘适配器的组成 375

7.6.2 磁盘调用举例 379

7.7 通道控制方式及IOP方式 381

7.7.1 概述 381

7.7.3 输入输出处理机（IOP） 389

习题 395