第1章 计算机系统概论 1
1.1计算机的硬件系统 1
冯·诺依曼计算机 1
计算机硬件组成 2
1.2计算机的软件系统 3
系统软件 3
应用软件 5
计算机系统的层次结构 6
1.3计算机系统的发展与应用 6
计算机的发展简史 6
计算机的分类 9
计算机的应用领域 11
1.4现代计算机设计技术 13
精简指令集计算机 13
嵌入式计算机 14
本章小结 16
习题1 16
第2章 计算机的逻辑部件 19
2.1数字逻辑与数字电路 19
逻辑代数的基本知识 19
常见的门电路 20
2.2常用的组合逻辑电路设计 22
加法器 22
译码器设计 25
移位寄存器 28
计数器设计 30
2.3 EDA技术 32
EDA技术简介 32
EDA技术应用 33
2.4硬件描述语言V HDL 34
VHDL语言程序格式 35
V HDL语言的应用 37
2.5实例解析 38
本章小结 40
习题2 40
第3章 运算方法和运算部件 42
3.1数字化信息编码 42
数字化信息编码的概念 42
二进制编码和码制转换 43
3.2常用的数据表示 47
真值与机器数 47
机器码 47
定点数和浮点数 48
3.3二进制数值数据的编码与运算算法 49
原码、反码和补码 49
补码加减法运算规则 50
补码加减法运算部件 51
定点原码一位乘法运算 52
定点原码一位乘法运算部件 54
定点补码一位乘法运算 54
定点原码一位除法运算 56
定点补码一位除法运算 58
定点运算部件 59
3.4浮点数与浮点运算器 61
浮点数描述 61
浮点数的加减法运算 64
浮点数的乘法运算 67
3.5数据校验码 68
奇偶校验码 69
海明校验码 70
循环冗余校验码 74
3.6实例解析 77
本章小结 79
习题3 79
第4章 存储系统 82
4.1计算机存储系统组织方式 82
4.2半导体存储器芯片介绍 83
SRAM芯片的结构和工作原理 84
DRAM芯片的结构和工作原理 86
ROM的结构和原理 87
相联存储器 89
4.3主存储系统 89
位扩展 90
字扩展 91
字位扩展 95
4.4高速缓冲存储器Cache 96
Cache基本原理 96
地址映像 97
替换策略及更新策略 99
4.5虚拟存储系统 100
页式存储系统 100
段式虚拟存储 109
段页式虚拟存储 111
4.6外存设备与磁盘阵列技术 113
外存设备概述 113
磁盘设备的组成与运行原理 114
光盘设备的组成与运行原理 116
磁盘阵列技术与容错支持 116
4.7实例解析 118
本章小结 119
习题4 119
第5章 指令系统 121
5.1指令系统概述 121
5.2指令格式 122
操作码 123
地址码 123
5.3操作数的存储及其寻址方式 124
操作数的类型 124
操作数存储方式 125
数据的寻址方式 126
5.4指令系统功能设计 129
常见指令类型 129
指令系统设计思想 131
指令系统举例 133
5.5指令系统的发展 140
5.6实例解析 141
本章小结 143
习题5 143
第6章 中央处理器 145
6.1 CPU的功能和构成 145
CPU的功能 145
CPU的主要寄存器 146
CPU的组成 147
CPU的主要技术参数 148
6.2控制器 149
控制器的功能 149
控制器的组成 150
控制器的实现方式 151
6.3指令周期 153
指令周期的基本概念 153
非访存指令周期 154
访存指令周期 156
控制指令周期 157
6.4微程序控制器 158
微程序控制器的基本概念 158
微程序控制器的组成 160
微程序控制器的设计技术 161
微指令格式 163
6.5组合逻辑控制器 166
组合逻辑控制器的基本结构 166
组合逻辑控制器的设计原理 167
组合逻辑控制器和微程序控制器的比较 167
6.6流水线技术 168
基本概念 168
访存冲突和相关处理 171
6.7实例解析 172
本章小结 174
习题6 175
第7章 总线 178
7.1总线的基本概念与特性 178
总线的概念 178
总线的特性 179
7.2总线分类与结构 180
总线分类 180
总线结构 181
总线结构举例 184
7.3总线标准 185
标准总线简介 185
PCI总线 186
PCI-Express总线 189
7.4总线判优控制 190
链式查询方式 190
计数器定时查询方式 190
独立请求方式 191
7.5总线数据通信 192
同步通信 192
异步通信 194
半同步通信 194
分离式通信 195
7.6外部总线接口 196
7.7实例解析 198
本章小结 199
习题7 199
第8章 输入／输出系统 202
8.1 I／O系统 202
I／O系统概述 202
I／O系统组成 204
8.2计算机I／O方式 205
程序查询方式 205
中断方式 206
DMA方式 209
8.3 I／O设备 215
I／O设备概述 215
显示器 216
打印机 221
键盘 225
8.4实例解析 227
本章小结 228
习题8 228
第9章 微程序控制计算机的设计 232
9.1微程序控制计算机概述 232
设计要求与目标 232
计算机硬件设计 232
9.2指令系统设计 238
指令类型 238
设计指令执行流程 240
9.3微程序设计 241
微程序控制器 242
微程序设计 242
9.4编写源程序 246
指令机器码 246
机器程序设计实例 246
本章小结 247
习题9 247
第10章 实训 249
实训一 运算器 249
实训二 存储器 256
实训三 微控制器实验 259
实训四 基本模型机设计与实现 267
参考文献 272