第1章 计算机系统概论 1
1.1 计算机发展概况 1
1.2 计算机的分类及其应用 2
1.3 计算机硬件 4
1.3.1 计算机硬件结构 4
1.3.2 主要部件简介 6
1.3.3 计算机系统的性能指标 8
1.4 计算机软件 10
1.4.1 操作系统概述 10
1.4.2 数据库管理系统概述 12
1.4.3 计算机网络系统 12
1.4.4 高级语言及语言处理器 13
1.4.5 常用的通用软件 13
习题 14
第2章 计算机数据表示 15
2.1 数值数据的表示 15
2.1.1 进位计数制及其相互转换 15
2.1.2 数值数据的机器码表示 22
2.2 非数值数据的表示 29
2.2.1 字符数据 29
2.2.2 逻辑数据 31
2.2.3 汉字的表示方法 33
2.2.4 语音的计算机表示方法 38
2.2.5 位图图像的计算机表示 38
2.2.6 图形的计算机表示 39
2.3 校验 40
2.3.1 奇偶校验码 40
2.3.3 循环冗余校验码 41
2.3.2 交叉校验 41
2.3.4 海明校验码 43
习题 43
第3章 运算方法及运算器 45
3.1 定点加减法运算 45
3.1.1 补码加法运算 45
3.1.2 补码减法运算 47
3.1.3 溢出及其检测方法 48
3.1.4 基本的二进制加/减法器 50
3.1.5 基本的十进制加法器 52
3.2 定点乘法运算 54
3.2.1 原码一位乘法 54
3.2.2 补码一位乘法 57
3.2.3 阵列乘法器 61
3.3.1 原码一位除法 64
3.3 定点除法运算 64
3.3.2 补码一位除法 68
3.3.3 阵列除法器 70
3.4 浮点算术运算 72
3.4.1 浮点加法和减法 72
3.4.2 浮点乘法运算 74
3.4.3 浮点除法运算 74
3.5 逻辑运算 75
3.5.1 逻辑非 75
3.5.2 逻辑加 75
3.5.3 逻辑乘 76
3.5.4 逻辑异或 76
3.6 运算器的组成和结构 77
3.6.1 多功能算术/逻辑运算单元(ALU) 77
3.6.2 内部总线 78
3.6.3 运算器的基本结构 79
3.6.4 运算器组成实例 81
习题 84
第4章 指令系统及控制器 85
4.1 计算机的指令系统 85
4.1.1 指令系统 85
4.1.2 指令的格式 85
4.1.3 指令的结构及分类 87
4.2 指令的寻址方式 88
4.2.1 寻址的概念 89
4.2.2 基本的寻址方式 89
4.2.3 寄存器寻址方式 91
4.2.4 扩展寻址方式 95
4.3 中央处理器的功能及组成 99
4.3.1 CPU 的功能 100
4.3.2 CPU 的组成 100
4.3.3 CPU 中的主要寄存器 100
4.3.4 操作控制器及时序产生器 103
4.4 指令周期 104
4.4.1 指令周期的基本概念 104
4.4.2 非访内指令的指令周期 105
4.4.3 直接访内指令的指令周期 107
4.4.4 间接访内指令的指令周期 111
4.4.5 程序控制指令的指令周期 113
4.5 组合逻辑控制器 115
4.5.1 组合逻辑控制器的原理 115
4.5.2 组合逻辑控制器举例 116
4.6.1 微程序控制的基本原理 118
4.6 微程序控制器 118
4.6.2 串/并行微程序控制 120
4.7 PLA 控制器 120
4.7.1 可编程逻辑阵列(PLA)的基本原理 120
4.7.2 PLA 控制器 121
4.8 应用重叠原理的流水线处理 122
4.8.1 指令重叠控制方式 122
4.8.2 流水控制方式 125
4.9 堆栈型处理 128
4.9.1 堆栈型处理的基本工作原理 128
4.9.2 堆栈处理机的指令 130
4.9.3 堆栈机器的程序设计 132
4.9.4 堆栈性能的改进 132
习题 133
5.1.1 存储器的基本概念 134
5.1.2 主存储器的性能指标 134
第5章 存储器及存储体系 134
5.1 存储器概述 134
5.1.3 存储器的分级结构 136
5.1.4 存储器的分类 137
5.2 主存储器的基本结构和操作 141
5.2.1 存储体阵列 142
5.2.2 地址译码驱动系统 142
5.2.3 存储器的基本操作 144
5.3 半导体随机存储器 145
5.3.1 半导体存储器的基本存储原理 145
5.3.2 半导体随机存储器实例 147
5.3.3 半导体 RAM 的组织 148
5.4.1 MROM 存储原理 150
5.4 只读存储器 150
5.3.4 半导体随机动态存储器刷新 150
5.4.2 PROM 存储原理 151
5.4.3 EPROM 存储原理 152
5.5 多体交叉存储器和双口存储器 152
5.5.1 多体交叉存储器的工作原理 152
5.5.2 双口存储原理 156
5.6 存储器的层次结构 156
5.6.1 什么是存储器的层次结构 156
5.6.2 存储器层次结构的工作原理 157
5.7 高速缓冲存储器 cache 159
5.7.1 cache 的工作机制 159
5.7.2 cache 基本原理 160
5.7.4 替换策略 161
5.7.3 cache 与主存数据的一致性 161
5.7.5 高速缓冲器 cache 的构成 162
5.8 虚拟存储器 163
5.8.1 虚拟存储器的基本概念 163
5.8.2 页式虚拟存储器 164
5.8.3 段式虚拟存储器 167
5.8.4 存储器管理部件 168
5.9 磁盘存储器 169
5.9.1 磁盘的磁记录原理和信息分布 169
5.9.2 硬盘存储器的组成 170
5.9.3 硬盘的技术参数 173
5.9.4 硬盘控制器的工作过程 175
5.10 光盘存储器 CD 175
5.10.1 CD-ROM 的工作原理 176
5.10.4 DVD 光盘 177
5.10.3 可重写光盘 177
5.10.2 WORM 一次写多次读光盘 177
5.10.5 光盘系统工作过程 178
习题 179
第6章 输入输出系统 181
6.1 输入输出系统的组成 181
6.1.1 输入输出设备 182
6.1.2 输入输出接口 182
6.1.3 I/O 接口软件 183
6.2 I/O 接口与接口标准 183
6.2.1 I/O 接口类型 183
6.2.2 I/O 接口功能 183
6.2.3 I/O 接口逻辑结构 184
6.2.5 计算机总线与 I/O 接口 185
6.2.4 接口标准 185
6.3 输入输出系统的发展 188
6.4 程序查询方式 189
6.4.1 设备编址和 I/O 指令 189
6.4.2 程序查询方式的接口 190
6.4.3 程序查询输入输出方式 191
6.5 程序中断方式 193
6.5.1 中断的基本概念 193
6.5.2 中断响应过程 195
6.5.3 中断处理 197
6.5.4 中断系统的软硬件功能分配 199
6.5.5 程序中断方式的基本接口 199
6.5.6 单级中断和中断向量的产生 200
6.5.7 多级中断 202
6.6.2 三种 DMA 传送方式 204
6.6.1 DMA 方式的基本概念 204
6.6 DMA 方式 204
6.6.3 基本的 DMA 控制器 206
6.7 通道方式 209
6.7.1 通道的功能 209
6.7.2 通道的类型 211
6.7.3 I/O 指令和通道指令 213
6.7.4 通道程序 213
6.7.5 通道状态字和输入输出中断 214
6.7.6 通道工作的过程 215
6.8 外围设备 218
6.8.1 输入设备 218
6.8.2 输出设备 222
6.8.3 数据通信设备 229
6.8.4 过程控制设备 231
习题 232
第7章 并行处理和多机系统 233
7.1 并行性的概念和发展 233
7.1.1 并行性的广义理解 233
7.1.2 并行性的发展 234
7.2 流水线计算机 236
7.2.1 相关处理及控制 236
7.2.2 流水线处理机实例 242
7.3 并行处理机 245
7.3.1 并行处理机的特点及组成 245
7.3.2 ILLIAC Ⅳ阵列处理机的原理和结构 247
7.3.3 阵列处理机的算法 249
7.4 数据流计算机的结构原理 252
7.4.1 基本节点和数据流图 254
7.4.2 数据流计算机结构 258
7.4.3 DFNDR 数据流计算机程序图 260
7.5 多机系统 261
7.5.1 多机系统的结构 261
7.5.2 多机系统与并行处理机的区别 268
习题 270
第8章 新一代计算机的体系结构 271
8.1 新一代机的体系特点 271
8.1.1 新一代机的由来 271
8.1.2 新一代机的系统目标 272
8.2 体系层次和概念框图 274
8.2.1 系统的层次 275
8.2.2 应用系统的结构配置 278
8.2.3 软件系统的组成 279
8.2.4 硬件系统结构 280
8.3 核心语言和推理结构 281
8.3.1 PROLOG 语言 281
8.3.2 顺序推理机 SIM 的结构 284
8.3.3 并行推理机 PIM 的结构 285
8.4 知识库机的结构 286
8.4.1 Delta 的系统结构 287
8.4.2 Delta 与 PSI 的连接 289
8.5 人工智能接口 292
8.5.1 自然语言处理 292
8.5.2 声音识别 293
8.5.3 图形及图像处理 293
8.6 智能机的展望 294
习题 296
参考文献 297