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目 录 1

计算机组成原理 1

第1章计算机系统概述 1

1.1计算机系统的硬件与软件 1

1.1.1计算机硬件和软件的概念 1

1.1.2计算机的硬件 3

1.1.3计算机程序、指令和语言 6

1.2计算机系统的层次结构 8

1.3计算机的分类及其应用 9

1.3.1计算机的分类 9

1.3.2计算机的应用 9

1.4计算机的特点和主要性能指标 13

1.4.1计算机的特点 13

1.4.2计算机的性能指标 15

1.5.1 电子计算机的发展历史 16

1.5电子计算机的发展 16

1.5.2微型计算机的发展 19

1.5.3计算机的发展趋势 20

1.5.4我国计算机产业的发展 21

习题1 24

第2章信息编码及其在计算机中的表示 27

2.1信息的数字化编码 27

2.2进位计数制及其相互转换 28

2.2.1常用的进位计数制 28

2.2.2常用进位计数制间的相互转换 30

2.3非数值数据的表示 33

2.3.1字符数据的表示 33

2.3.2汉字编码 34

2.4数值数据的表示和运算 41

2.4.1机器数 41

2.4.2定点数的原码、反码、补码和移码 46

2.4.3定点数和浮点数 50

2.4.4十进制数的编码 53

2.5 数据校验码 56

2.5.1码制的距离 57

2.5.2奇偶校验码 57

2.5.3汉明码 58

2.5.4循环冗余校验码 60

习题2 62

第3章计算机的基本器件 67

3.1基本逻辑操作与逻辑门的实现 67

3.1.1三种基本逻辑运算 67

3.1.2逻辑门的实现 68

3.1.3正逻辑与负逻辑 68

3.2组合逻辑电路 69

3.2.1 加法器 69

3.2.2算术逻辑单元 70

3.2.3译码器 71

3.2.4数据选择器 73

3.3时序逻辑电路 73

3.3.1触发器 73

3.3.2寄存器 76

3.3.3计数器 79

3.4总线缓冲器和总线控制器 81

3.4.1总线缓冲器 81

3.4.2总线控制器 82

3.5时钟发生器 83

3.5.1时钟发生器芯片8284介绍 83

3.5.2 8284与CPU的连接 85

习题3 85

第4章机器数的运算方法及运算器 88

4.1机器数的加减运算及其实现 88

4.1.1原码加法 88

4.1.2补码加法 89

4.1.3减法运算 93

4.1.4补码加减运算线路的实现 94

4.2定点乘法及其实现 95

4.2.1原码一位乘法及其实现 95

4.2.2定点补码一位乘法及其实现 98

4.2.3原码两位乘法 102

4.2.4补码两位乘法 103

4.3定点除法及其实现 105

4.3.1定点原码除法 105

4.3.2定点补码除法 108

4.4浮点数的算术运算 110

4.4.1浮点数的补码加法运算 110

4.4.2浮点数的乘法运算 111

4.4.3浮点数的除法运算 111

4.5.1算术逻辑单元ALU 112

4.5运算器的组成和结构 112

4.5.2通用寄存器组 115

4.5.3状态寄存器 115

4.5.4数据通路 116

4.5.5运算器的基本结构 119

4.5.6运算器组成实例 121

4.6浮点运算器 123

4.6.2 80387的内部结构 124

4.6.1 80387的主要性能 124

4.6.3 80387的硬件特性 127

4.6.4协处理器的工作方式 127

习题4 128

第5章指令系统 131

5.1机器指令的格式 131

5.1.1指令的含义 131

5.1.2指令格式 131

5.1.4指令操作码的编码格式 134

5.1.3指令格式举例 134

5.1.5指令字长度与机器字长的关系 136

5.1.6指令助记符 137

5.2寻址方式 138

5.2.1寻址方式和有效地址的概念 138

5.2.2基本寻址方式 139

5.2.3寻址方式举例 143

5.3指令的种类 145

5.3.1数据传送类指令 145

5.3.2算术逻辑运算类指令 146

5.3.3字符串处理指令 147

5.3.4输入／输出（I/O）指令 148

5.3.5特权指令和陷阱指令 149

5.3.6转移指令 150

5.3.7子程序调用指令 150

5.4.1指令的顺序执行方式 152

5.3.8处理器控制指令 152

5.4指令的执行方式 152

5.4.2重叠执行方式 153

5.4.3流水线方式 154

5.4.4指令的执行过程 154

5.5精简指令计算机（RISC）的指令系统 159

5.5.1 RISC的由来与发展 159

5.5.2 RISC的特点 160

5.5.3 RISC指令系统举例 160

习题5 163

第6章计算机的存储系统 167

6.1存储器与存储系统概述 167

6.1.1存储器的作用 167

6.1.2存储器分类 168

6.1.3存储器的层次结构 170

6.2.1主存储器的性能技术指标 172

6.2主存储器 172

6.2.2随机存取存储器 174

6.2.3只读存储器 190

6.3并行主存储器 195

6.4高速缓冲存储器 199

6.4.1高速缓冲存储器的工作原理 199

6.4.2高速缓冲器的组织与管理 201

6.5虚拟存储器 205

6.5.1虚拟存储器的基本概念 205

6.5.2页式虚拟存储器 207

6.5.3段式虚拟存储器 211

6.5.4段页式虚拟存储器 211

6.6存储保护 213

6.6.1存储区域保护 214

6.6.2访问方式保护 216

习题6 217

第7章中央处理器 220

7.1 CPU的功能及组成 220

7.1.1 CPU的功能 220

7.1.2 CPU的组成 221

7.1.3 CPU中的主要寄存器 222

7.1.4操作控制器和时序产生器 224

7.2指令周期 224

7.2.1指令周期的基本概念 224

7.2.2非访内指令的指令周期 226

7.2.3直接访内指令的指令周期 228

7.2.4间接访内指令的指令周期 231

7.2.5程序控制指令的指令周期 233

7.3组合逻辑控制器 234

7.3.1组合逻辑控制器原理 234

7.3.2组合逻辑控制器举例 235

7.4.1微程序控制器的基本原理 238

7.4微程序控制器 238

7.4.2微指令结构 241

7.4.3串／并行微程序控制 248

7.4.4动态微程序设计 248

7.4.5毫微程序设计 249

7.5门阵列控制器 251

7.5.1通用可编程逻辑器件 251

7.5.2门阵列控制器 253

7.6.1流水线原理 255

7.6流水线处理器 255

7.6.2流水线分类 257

7.6.3流水线中的相关问题 258

7.7RISC硬件结构 261

7.7.1 RISC特点 261

7.7.2 RISCCPU 263

7.7.3 RISC寄存器 264

7.8.1CPU采用的新技术 266

7.8 CPU的发展 266

7.8.2CPU的新发展 269

习题7 273

第8章系统总线 276

8.1总线概述 276

8.1.1总线原理 276

8.1.2总线结构类型 277

8.1.3总线的分类 279

8.1.4数据总线、地址总线和控制总线 281

8.2总线的组成 282

8.2.1总线驱动和三态门 283

8.2.2总线控制 284

8.2.3总线通信 287

8.2.4出错处理 288

8.3微机总线 288

8.3.2微通道总线MCA 289

8.3.1工业标准总线ISA 289

8.3.3扩充的工业标准总线EISA 291

8.3.4局部总线PCI 291

8.3.5 AGP总线 292

8.3.6通用串行总线USB 293

习题8 295

第9章外围设备 298

9.1外围设备概述 298

9.1.1什么是外围设备 298

9.1.2外围设备的分类和功能 298

9.1.3外围设备与主机系统的联系 302

9.1.4外围设备的发展方向 304

9.2输入设备 305

9.2.1键盘 305

9.2.2图形输入设备 307

9.2.3其他输入设备 308

9.3显示设备 310

9.3.1显示设备分类及显示技术的有关术语 310

9.3.2字符显示器 313

9.3.3图形显示器 316

9.3.4图像显示器 318

9.4打印机 319

9.4.1打印机的分类 319

9.4.2点阵式打印机 320

9.4.3激光打印机 323

9.4.4喷墨打印机 325

9.5磁记录设备 326

9.5.1磁记录设备概述 326

9.5.2硬磁盘存储器 331

9.5.3软磁盘存储器 335

9.5.4磁带存储器 339

9.6.1概述 341

9.6光盘存储器 341

9.6.2光盘存储器的组成 342

9.6.3光盘存储器工作原理 343

9.7移动存储设备 344

9.7.1移动存储设备的分类 344

9.7.2爱国者“迷你王” 346

9.7.3快闪存储器 346

习题9 347

第10章输入输出系统 350

10.1 I/O系统概述 350

10.1.1I/O系统的功能与组成 350

10.1.2输入输出设备的寻址方式 351

10.1.3输入输出数据传输控制方式 352

10.2程序查询输入输出方式 353

10.2.1程序查询方式的接口 353

10.2.2程序查询输入输出方式 354

10.3程序中断输入输出方式 355

10.3.1中断的基本概念 355

10.3.2中断方式的接口 357

10.3.3中断的响应和处理 358

10.3.4多级中断 359

10.4 DMA方式 361

10.4.1 DMA方式的基本概念 361

10.4.2 DMA传输方式 362

10.4.3基本的DMA控制器 363

10.4.4 DMA工作过程 364

10.5通道方式 366

10.5.1通道的作用和功能 366

10.5.2通道的种类 367

10.5.3通道的工作过程 368

习题10 369

参考文献 372