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第一章　计算机系统概论 1

［学习目的与要求］ 1

1.1 计算机的发展与变革 1

1.1.1　计算机的发展 1

1.1.2　微处理器的发展 3

1.2　计算机的分类、特点及应用 4

1.2.1　计算机的分类 4

1.2.2　计算机的特点 5

1.2.3　计算机的应用 6

1.3　计算机系统的组成 8

1.3.1　计算机硬件系统 8

1.3.2　计算机软件系统 11

1.3.3　计算机硬件系统和软件系统的关系 14

1.4　计算机系统结构 14

1.4.1　计算机系统的层次结构 14

1.4.2　软件与硬件的逻辑等价性 15

习题一 15

第二章　运算方法和运算器 16

［学习目的与要求］ 16

2.1 数据及字符的机内表示 16

2.1.1　数值型数据在机内的表示 16

2.1.2　非数值数据在机内的表示 21

2.2　定点加法、减法运算 24

2.2.1　补码加法运算 24

2.2.2　补码减法运算 25

2.2.3　溢出概念及检测方法 26

2.2.4　基本的十进制加法／减法器 27

2.2.5　十进制加法器 29

2.3　定点乘法运算 30

2.3.1　原码一位乘法 30

2.3.2　补码一位乘法 32

2.3.3　阵列乘法器 34

2.4　定点除法运算 38

2.4.1　原码一位除法 38

2.4.2　补码一位除法 41

2.4.3　阵列除法器 43

2.5.1　逻辑非 45

2.5　逻辑运算 45

2.5.2　逻辑加 46

2.5.3　逻辑乘 46

2.5.4　逻辑异或 47

2.6　定点运算器的组成和结构 47

2.6.1　多功能算术／逻辑运算单元（ALU） 47

2.6.2　内部总线 52

2.6.3　定点运算器的基本结构 53

2.7 浮点运算方法和浮点运算器 55

2.7.1　浮点加法和减法 55

2.7.2　浮点乘、除法运算 56

2.7.3　浮点运算器 58

习题二 61

第三章　存储系统 63

［学习目的与要求］ 63

3.1　存储器概述 63

3.1.1　存储器的基本概念 63

3.1.2　存储器的作用 63

3.1.3　存储器的性能指标 64

3.1.4　存储器分类 65

3.1.5　存储器系统的层次结构 66

3.2　半导体存储器 67

3.2.1　半导体存储芯片简介 67

3.2.2　随机存取存储器（RAM） 67

3.2.3　只读存储器（ROM） 72

3.3　存储器与CPU的连接 74

3.3.1　存储容量的扩展 74

3.3.2　存储器与CPU的连接 76

3.4　高速存储器 77

3.4.1　多体交叉存储器的工作原理 77

3.4.2　双存储原理 80

3.4.3　高速缓冲存储器（Cache） 81

3.5　虚拟存储器 86

3.5.1　虚拟存储器的基本概念 86

3.5.2　页式虚拟存储器 87

3.5.3　段式虚拟存储器 89

3.5.4　存储保护 91

习题三 92

第四章　指令系统 94

［学习目的与要求］ 94

4.1 指令系统的发展与性能要求 94

4.1.1　指令系统的发展 94

4.1.2　对指令系统性能的要求 95

4.1.3　低级语言与硬件结构的关系 95

4.2　机器指令的格式 96

4.2.1　操作码 96

4.2.2　地址码 97

4.2.3　指令字长度 98

4.2.4　指令操作码的编码格式 98

4.2.5　指令助记符 99

4.2.6　指令格式举例 100

4.3 寻址方式 102

4.3.1　寻址方式和有效地址的概念 102

4.3.2　指令的寻址方式 103

4.3.3　操作数的寻址方式 103

4.3.4　堆栈寻址方式 108

4.3.5　寻址方式举例 110

4.4　指令的种类 113

4.4.1　数据传送指令 113

4.4.2　算术运算指令 115

4.4.3　逻辑指令 117

4.4.4　串处理指令 120

4.4.5　控制转移指令 122

4.4.6　处理机控制指令 123

4.4.7　输入和输出指令 124

4.5　指令的执行方式 125

4.5.1　指令的顺序执行方式 125

4.5.2　重叠执行方式 126

4.5.3　流水线执行方式 126

4.6　精简指令系统计算机的指令系统 126

4.6.1　复杂指令集计算机（CISC） 127

4.6.2　精简指令集计算机（RISC） 127

4.6.3　精简指令集计算机特点 127

4.6.4　精简指令集计算机举例 128

4.6.5　RISC和CISC的比较 129

习题四 130

第五章 中央处理器 131

［学习目的与要求］ 131

5.1 CPU的功能和结构 131

5.1.1　CPU的功能 131

5.1.2　CPU的结构和组成 131

5.1.3　数据通路 133

5.1.4　CPU的相关技术指标 134

5.2　指令的执行过程和指令周期 136

5.2.1　指令周期 136

5.2.2　指令的执行过程 136

5.3 时序产生器和控制方式 139

5.3.1　时序信号产生器 139

5.3.2　控制方式 141

5.4.1　微程序控制器 143

5.4　微程序设计技术和微程序控制器 143

5.4.2　微程序设计技术 145

5.4.3　动态微程序设计 148

5.5　硬布线控制器和PLA控制器 148

5.6　典型CPU及主要技术 150

5.7 CPU新技术 158

5.7.1　流水CPU 158

5.7.2　RISC CPU 160

5.7.3　双核心处理器技术 160

5.7.4　CPU未来微结构简介 161

习题五 161

6.1 概述 164

第六章　总线系统 164

［学习目的与要求］ 164

6.2　总线接口 169

6.2.1　信息的传送方式 169

6.2.2　总线接口的概念 170

6.3 总线的仲裁、通信协议 171

6.3.1　总线仲裁 171

6.3.2　总线通信协议 173

6.3.3　总线控制和通信 174

6.4 系统总线和局部总线 178

6.4.1　ISA总线 178

6.4.4　PCI总线 180

6.4.3　VESA总线 180

6.4.2　EISA总线 180

6.5 外部通信总线 184

6.5.1　RS-232C串行通信总线 184

6.5.2　通用串行总线USB 185

习题六 187

第七章　常用外部设备 189

［学习目的与要求］ 189

7.1　外部设备概述 189

7.2　显示设备 190

7.2.1　显示设备的分类及有关的概念 190

7.2.2　显示技术中的有关术语 190

7.2.3　字符显示器 192

7.2.4　图形和图像显示器 193

7.2.5　液晶显示器 194

7.3　输入设备与打印设备 197

7.3.1　输入设备 197

7.3.2　打印设备 203

7.4　磁盘子系统 207

7.4.1　磁盘的相关术语 207

7.4.2　硬盘系统 208

7.5　光盘存储设备 213

7.5.1　光盘存储器种类 213

7.5.2　光盘存储器工作原理 214

7.5.4　光盘存储器的组成 215

7.5.3　磁光盘存储器工作原理 215

习题七 216

第八章　输入／输出系统 218

［学习目的与要求］ 218

8.1　I/O系统概述 218

8.1.1　I/O系统的功能和组成 218

8.1.2　I/O设备的寻址方式 219

8.1.3　信息交换方式 220

8.2　程序查询方式及其接口 222

8.2.1　程序查询方式 222

8.3　程序中断方式及其接口 224

8.3.1　中断的基本概念 224

8.2.2　程序查询方式接口 224

8.3.2　中断处理过程 227

8.3.3　8259A中断控制器 231

8.4 直接存取DMA方式及其接口 232

8.4.1　DMA方式的基本概念 232

8.4.2　DMA接口和数据传送 232

8.4.3　8237A-5 DMA控制器 234

8.5　通道方式 237

8.5.1　通道的功能 237

8.5.2　通道的类型 239

8.5.3　通道结构的发展 240

习题八 240

附录一　8086 ASCII码表 241

参考文献 242