第1章 计算机系统概论 1
1.1 计算机的发展状况 1
1.1.1 计算机的定义 1
1.1.2 计算机的发展 2
1.1.3 微处理器的发展 3
1.2 计算机系统的组成 4
1.2.1 计算机硬件系统 5
1.2.2 PC的基本结构 7
1.2.3 计算机软件系统 8
1.3 计算机的应用 10
1.4 计算机系统的层次结构 12
1.5 计算机的主要性能指标 13
习题1 14
第2章 计算机中信息的表示方法 17
2.1 概述 17
2.2 数值数据的机内表示方法 18
2.2.1 数值数据在机内的表示 18
2.2.2 进位计数制及相互转换 18
2.2.3 数的符号表示 22
2.2.4 数的小数点表示 25
2.2.5 十进制数据的表示 28
2.3 非数值数据的表示 30
2.3.1 逻辑数据 30
2.3.2 字符编码 30
2.3.3 汉字编码 31
2.3.4 图像（图形）的数字表示 33
2.3.5 语音的计算机表示 33
2.3.6 校验码 34
习题2 35
第3章 运算方法和运算器 39
3.1 定点数的加法、减法运算 39
3.1.1 补码加、减法所依据的关系 39
3.1.2 补码加、减法运算规则 40
3.1.3 溢出的概念及检测方法 41
3.2 二进制加法器 43
3.2.1 半加器 43
3.2.2 全加器 43
3.2.3 加法器 44
3.2.4 十进制加法器 48
3.3 定点数的乘、除法运算 48
3.3.1 移位操作 48
3.3.2 原码一位乘法 49
3.3.3 阵列乘法器 52
3.3.4 定点除法运算 52
3.4 逻辑运算 57
3.4.1 逻辑与 57
3.4.2 逻辑或 57
3.4.3 逻辑异或 57
3.4.4 逻辑非 57
3.5 定点运算器的组成 58
3.5.1 定点运算器的基本结构 58
3.5.2 集成多功能算术／逻辑运算器 59
3.6 浮点数运算 60
3.6.1 浮点数的加、减法 60
3.6.2 浮点数的乘、除法运算 62
习题3 63
第4章 存储器系统 66
4.1 存储器概述 66
4.1.1 基本概念 66
4.1.2 存储器分类 67
4.1.3 存储器的性能指标 68
4.2 半导体存储器 69
4.2.1 半导体存储器概述 69
4.2.2 RAM存储原理 72
4.2.3 半导体RAM芯片 74
4.2.4 半导体ROM的工作原理 77
4.3 存储器的组织 80
4.4 辅助存储器 83
4.4.1 磁表面存储器 83
4.4.2 硬磁盘存储器 86
4.4.3 光盘存储器 91
4.4.4 固态硬盘 92
4.5 存储体系的概述 93
4.6 cache工作原理简介 95
4.6.1 cache的引入 95
4.6.2 cache工作原理 96
4.6.3 主存—cache地址变换的地址映射 97
4.6.4 替换算法 102
4.6.5 主存—cache内容的一致性问题 104
4.6.6 cache结构举例 104
4.7 虚拟存储器的概念 105
4.8 存储器的校验方法 106
习题4 107
第5章 指令系统 112
5.1 概述 112
5.2 机器指令 114
5.2.1 机器指令格式 114
5.2.2 操作数类型和存储方式 117
5.2.3 指令类型 118
5.2.4 指令助记符 119
5.3 寻址方式 120
5.3.1 指令的寻址方式 120
5.3.2 操作数的寻址方式 120
5.4 RISC技术 124
5.4.1 复杂指令CISC计算机 124
5.4.2 RISC技术的产生 125
5.5 MMX技术 125
习题5 127
第6章 中央处理机的组织 130
6.1 CPU的功能 130
6.2 CPU的基本组成 131
6.2.1 运算部件 131
6.2.2 寄存器设置 131
6.2.3 时序部件 132
6.2.4 控制单元 136
6.3 指令的执行过程 137
6.3.1 模型计算机的总体结构 137
6.3.2 模型机的指令系统 140
6.3.3 时序系统 141
6.3.4 指令执行流程 142
6.3.5 指令的微操作控制信号序列 145
6.4 组合逻辑控制器的设计 151
6.5 微程序控制器的设计 154
6.5.1 微程序控制的基本原理 154
6.5.2 微程序设计技术 159
6.6 CPU性能设计 164
习题6 168
第7章 总线及总线互连结构 172
7.1 总线的基本概念 173
7.1.1 总线的特性 173
7.1.2 总线的类型 174
7.1.3 系统总线的组成 174
7.1.4 总线的数据传输方式 175
7.2 总线的设计要素 177
7.2.1 信号线类型 177
7.2.2 仲裁方法 177
7.2.3 定时方式 180
7.2.4 总线事务类型 183
7.2.5 总线带宽 184
7.3 总线接口单元 184
7.4 总线性能指标 185
7.5 总线标准及发展过程 185
7.6 总线结构 193
7.6.1 总线结构的物理实现 193
7.6.2 总线结构 193
7.6.3 多总线分级结构举例 195
习题7 199
第8章 输入输出设备 202
8.1 外设的分类与特点 202
8.1.1 外设的分类 202
8.1.2 外设的特点 203
8.2 输入设备 204
8.2.1 键盘 204
8.2.2 鼠标器 205
8.2.3 触摸屏 208
8.3 输出设备 209
8.3.1 打印机 210
8.3.2 显示设备 215
习题8 222
第9章 输入输出系统 224
9.1 I/O接口 224
9.1.1 I/O接口的功能 224
9.1.2 I/O接口的基本组成 225
9.1.3 接口的分类 226
9.2 I/O设备的寻址 228
9.3 I/O数据传输控制方式 230
9.4 程序直接控制的数据传输方式 231
9.5 程序中断控制数据传输 232
9.5.1 中断的基本概念 232
9.5.2 中断结构 236
9.5.3 中断响应及响应的条件 239
9.5.4 向量中断 241
9.5.5 中断服务处理 242
9.6 直接存储器访问方式 243
9.6.1 直接存储器访问 243
9.6.2 DMA的特点 243
9.6.3 DMA三种工作方式 244
9.6.4 DMA控制器的组成 244
9.6.5 DMA操作过程 246
9.6.6 中断方式与DMA方式的区别 247
9.7 通道和I/O处理器方式 248
9.7.1 通道控制方式 248
9.7.2 输入输出处理机 249
9.8 常用标准接口举例 250
习题9 254
参考文献 258