第1章 概论 1
1.1电子计算机与存储程序控制 1
电子计算机的发展 1
存储程序概念 2
1.2计算机的硬件组成 3
计算机的主要部件 4
计算机的总线结构 5
大、中型计算机的典型结构 7
不同对象观察到的计算机硬件系统 7
冯·诺依曼结构和哈佛结构的存储器设计思想 9
1.3计算机系统 10
硬件与软件的关系 10
系列机和软件兼容 11
计算机系统的多层次结构 12
实际机器和虚拟机器 13
1.4计算机的工作过程和主要性能指标 13
计算机的工作过程 13
计算机的主要性能指标 14
习题 16
第2章 数据的机器层次表示 17
2.1数值数据的表示 17
计算机中的数值数据 17
无符号数和带符号数 18
原码表示法 18
补码表示法 19
反码表示法 21
3种机器数的比较与转换 22
2.2机器数的定点表示与浮点表示 23
定点表示法 23
浮点表示法 25
浮点数阶码的移码表示法 27
定点、浮点表示法与定点、浮点计算机 29
浮点数尾数的基数 30
实用浮点数举例 31
2.3非数值数据的表示 33
字符和字符串的表示 33
汉字的表示 35
统一代码 38
2.4十进制数和数串的表示 39
十进制数的编码 39
十进制数串 41
2.5现代微型计算机系统中的数据表示举例 42
2.6数据校验码 44
奇偶校验码 44
海明校验码 46
循环冗余校验码 50
习题 52
第3章 指令系统 55
3.1指令格式 55
机器指令的基本格式 55
地址码结构 56
指令的操作码 58
3.2寻址技术 61
编址方式 61
指令寻址和数据寻址 62
基本的数据寻址方式 63
变型或组合寻址方式 69
3.3堆栈与堆栈操作 71
堆栈结构 71
堆栈操作 73
3.4指令类型 74
数据传送类指令 74
运算类指令 75
程序控制类指令 76
输入输出类指令 78
80x86指令系统举例 78
3.5指令系统的发展 82
x86架构的扩展指令集 82
从复杂指令系统到精简指令系统 83
VLIW和EPIC 83
习题 85
第4章 数值的机器运算 88
4.1基本算术运算的实现 88
加法器 88
进位的产生和传递 90
并行加法器的快速进位 90
4.2定点加减运算 93
原码加减运算 93
补码加减运算 94
补码的溢出判断与检测方法 96
补码定点加减运算的实现 99
4.3带符号数的移位和舍入操作 99
带符号数的移位操作 100
带符号数的舍入操作 101
4.4定点乘法运算 102
原码一位乘法 102
补码一位乘法 104
补码两位乘法 108
阵列乘法器 110
4.5定点除法运算 111
原码除法运算 111
补码除法运算 114
阵列除法器 118
4.6规格化浮点运算 118
浮点加减运算 119
浮点乘除运算 121
浮点运算器的实现 123
4.7十进制整数的加法运算 123
一位十进制加法运算 123
十进制加法器 125
多位十进制加法 126
4.8逻辑运算与实现 127
4.9运算器的基本组成与实例 129
运算器结构 129
ALU举例 131
浮点运算器举例 133
习题 135
第5章 存储系统和结构 138
5.1存储系统的组成 138
存储器分类 138
存储系统层次结构 140
5.2主存储器的组织 141
主存储器的基本结构 141
主存储器的存储单元 142
主存储器的主要技术指标 143
数据在主存中的存放 144
5.3半导体随机存储器和只读存储器 145
RAM记忆单元电路 146
动态RAM的刷新 148
RAM芯片分析 151
半导体只读存储器 154
半导体存储器的封装 156
5.4主存储器的连接与控制 156
主存容量的扩展 157
存储芯片的地址分配和片选 159
主存储器和CPU的连接 161
主存的校验 163
PC系列微型计算机的存储器接口 164
5.5提高主存读写速度的技术 168
主存与CPU速度的匹配 168
FPM DRAM 168
EDO DRAM 169
SDRAM 169
DDR SDRAM 170
DDR2 SDRAM和DDR3 SDRAM 171
Rambus DRAM 171
双通道内存技术 172
5.6多体交叉存储技术 173
并行访问存储器 173
交叉访问存储器 173
5.7高速缓冲存储器 175
高速缓存工作原理 175
Cache的读写操作 176
地址映像 177
替换算法 177
更新策略 179
PC机中Cache技术的实现 179
5.8虚拟存储器 180
虚拟存储器的基本概念 180
页式虚拟存储器 181
段式虚拟存储器 182
段页式虚拟存储器 183
快表与慢表 183
习题 184
第6章 中央处理器 187
6.1中央处理器的功能和组成 187
CPU的功能 187
CPU中的主要寄存器 187
CPU的组成 189
CPU的主要技术参数 190
6.2控制器的组成和实现方法 192
控制器的基本组成 193
控制器的硬件实现方法 194
6.3时序系统与控制方式 195
时序系统 196
控制方式 198
指令运行的基本过程 199
指令的微操作序列 200
6.4微程序控制原理 202
微程序控制的基本概念 202
微指令编码法 204
微程序控制器的组成和工作过程 206
微程序入口地址的形成 208
后继微地址的形成 208
微程序设计 209
6.5控制单元的设计 212
简单的CPU模型 212
组合逻辑控制单元设计 215
微程序控制单元设计 220
6.6流水线技术 223
重叠控制 223
先行控制原理 224
流水工作原理 225
6.7精简指令系统计算机 227
RISC的特点和优势 227
RISC基本技术 229
6.8微处理器中的新技术 230
超标量和超流水线技术 230
EPIC的指令级并行处理 230
超线程技术 231
双核与多核技术 231
习题 233
第7章 外部设备 237
7.1外部设备概述 237
外部设备的分类 237
外部设备的地位和作用 238
7.2磁介质存储器的性能和原理 239
磁介质存储器的读写 239
磁介质存储器的技术指标 241
数字磁记录方式 242
编码方式的比较 245
7.3磁介质存储设备 246
硬盘存储器的基本结构与分类 246
硬盘驱动器 247
硬盘的信息分布和磁盘地址 248
硬盘存储器的技术参数 249
硬盘的分区域记录 252
硬盘的NCQ技术 252
软磁盘存储器 253
7.4磁盘阵列 254
RAID简介 255
RAID的分级 255
7.5光盘存储器 257
光盘存储器的类型 257
光盘存储器的组成及工作原理 257
光盘驱动器 260
DVD 261
7.6新型辅助存储器 262
大容量可移动存储器 262
闪存卡和USB电子盘 265
7.7键盘输入设备 266
键开关与键盘类型 266
键盘扫描 267
微型计算机键盘 268
7.8其他输入设备 271
鼠标器 271
其他定位设备 272
扫描仪 272
7.9打印输出设备 275
打印机概述 275
打印机的主要性能指标 276
针式打印机工作原理 276
喷墨打印机工作原理 278
激光打印机工作原理 280
7.10显示设备 281
显示器概述 281
CRT显示器 281
字符显示器的工作原理 285
图形显示器的工作原理 288
LCD显示器 290
视频显示标准 292
微型计算机的显示适配器 294
习题 294
第8章 输入输出系统 297
8.1主机与外设的连接 297
输入输出接口 297
接口的功能和基本组成 298
外设的识别与端口寻址 300
输入输出信息传送控制方式 302
8.2程序查询方式及其接口 303
程序查询方式 304
程序查询方式接口 305
8.3中断系统和程序中断方式 307
中断的基本概念 307
中断请求和中断判优 310
中断响应和中断处理 313
多重中断与中断屏蔽 317
中断全过程 321
程序中断接口结构 322
8.4 DMA方式及其接口 323
DMA方式的基本概念 323
DMA接口 324
DMA传送方法与传送过程 328
8.5通道控制方式 330
通道的基本概念 330
通道的类型与结构 331
通道程序 334
通道工作过程 337
8.6总线技术 337
总线通信控制 338
总线管理 339
总线类型和总线标准 342
I／O接口标准 344
习题 348
索引 351
参考文献 362