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 3
1.2.1 计算机的分类 3
1.2.2 计算机的应用 3
1.3 计算机的硬件系统 4
1.3.1 计算机的硬件结构 4
1.3.2 主要部件简介 6
1.3.3 计算机系统的性能指标 7
1.4 计算机的软件系统 7
1.4.1 系统软件 7
1.4.2 应用软件 9
思考题与习题 9
第2章 计算机数据表示 10
2.1 数值数据的表示 10
2.1.1 进位计数制及其互相转换 10
2.1.2 原码、反码和补码的表示 12
2.2 非数值数据的表示 15
2.2.1 字符数据 15
2.2.2 逻辑数据 16
2.2.3 汉字的表示方法 16
2.2.4 语音的计算机表示方法 18
2.2.5 位图图像的计算机表示 18
2.2.6 矢量图形的计算机表示 19
2.3 校验 19
2.3.1 奇偶校验码 19
2.3.2 海明校验 19
2.3.3 循环码校验 20
思考题与习题 22
第3章 运算方法和运算器 23
3.1 定点加减法运算 23
3.1.1 补码加法运算 23
3.1.2 补码减法运算 24
3.1.3 溢出及其检测方法 24
3.2 定点乘法运算 25
3.2.1 原码一位乘法 25
3.2.2 补码一位乘法 26
3.3 定点除法运算 28
3.3.1 原码一位除法 28
3.3.2 补码一位除法 31
3.4 浮点算术运算 33
3.4.1 浮点加法和减法 33
3.4.2 浮点乘法运算 34
3.4.3 浮点除法运算 35
3.5 逻辑运算 35
3.5.1 逻辑非 35
3.5.2 逻辑与 35
3.5.3 逻辑或 36
3.5.4 逻辑异或 36
3.6 加法器 37
3.6.1 半加器 37
3.6.2 全加器 38
3.6.3 逐位进位加法器 38
3.6.4 基本的二进制加法／减法器 39
3.6.5 基本的十进制加法器 39
3.7 运算器的组成和结构 41
3.7.1 多功能算数／逻辑运算单元（ALU） 41
3.7.2 内部总线 45
3.7.3 运算器的基本结构 46
思考题与习题 48
第4章 中央处理器 49
4.1 中央处理器的功能和组成 49
4.1.1 中央处理器的功能 49
4.1.2 中央处理器的组成 49
4.2 指令周期 50
4.2.1 指令周期的基本概念 50
4.2.2 非访内指令的指令周期 52
4.2.3 直接访内指令的指令周期 54
4.2.4 间接访内指令的指令周期 55
4.2.5 程序控制指令的指令周期 58
4.3 组合逻辑控制器 59
4.3.1 组合逻辑控制器的原理 59
4.3.2 组合逻辑控制器举例 61
4.4 微程序控制器 63
4.4.1 微程序逻辑控制器的基本思想 63
4.4.2 微程序设计的几个基本概念 64
4.4.3 微指令控制字段的组合方法 65
4.4.4 微指令下地址控制字段设计方法 66
4.4.5 微指令的执行过程 67
4.5 PLA控制器 67
4.5.1 可编程逻辑阵列（PLA）的基本原理 67
4.5.2 PLA控制器 68
思考题与习题 69
第5章 指令系统 70
5.1 计算机的指令系统 70
5.1.1 指令系统 70
5.1.2 指令的格式 70
5.1.3 指令的结构及分类 72
5.2 指令的寻址 73
5.2.1 寻址的概念 74
5.2.2 指令的寻址方式 74
5.2.3 操作数的寻址方式 74
5.3 典型指令 76
思考题与习题 78
第6章 存储器及存储结构 80
6.1 概述 80
6.1.1 存储器的基本概念 80
6.1.2 主存储器的性能指标 81
6.1.3 存储器的分级结构 82
6.1.4 存储器的分类 83
6.2 主存储器的基本结构和操作 85
6.2.1 主存储器的基本组成 85
6.2.2 主存储器阵列 85
6.2.3 地址译码操作 87
6.2.4 存储器的基本操作 88
6.3 半导体随机存储器 88
6.3.1 半导体随机存储器的基本存储原理 89
6.3.2 半导体随机存储器实例 90
6.3.3 半导体RAM的组织 90
6.4 只读存储器 91
6.5 多体交叉存储器和双口存储器 92
6.5.1 多体交叉存储器 92
6.5.2 双口存储器 93
6.6 存储器的层次结构 93
6.7 高速缓冲存储器 94
6.7.1 Cache的工作原理 94
6.7.2 Cache的基本原理 94
6.7.3 Cache与主存储器的一致性 95
6.8 虚拟存储器 96
6.8.1 虚拟存储器的基本概念 96
6.8.2 页式虚拟存储器 97
6.8.3 段式虚拟存储器 97
6.8.4 存储器管理部件 98
思考题与习题 98
第7章 输入输出系统 99
7.1 总线 99
7.1.1 概述 99
7.1.2 总线的结构和组成 100
7.1.3 总线控制 101
7.1.4 总线通信 103
7.1.5 PC机常用总线 104
7.2 总线接口 105
7.2.1 信息的传输方式 105
7.2.2 接口的基本概念 106
7.2.3 接口的分类 107
7.3 输入输出系统的发展 108
7.4 输入输出概述 109
7.4.1 输入输出系统的功能 109
7.4.2 输入输出方式 111
7.4.3 输入输出指令 111
7.5 程序查询方式 111
7.5.1 基本概念 111
7.5.2 程序查询接口 112
7.5.3 程序查询输入输出方式 112
7.6 程序中断方式 114
7.6.1 中断的基本概念 114
7.6.2 中断响应过程 115
7.6.3 中断处理 115
7.6.4 中断系统的软硬件功能分配 116
7.6.5 程序中断方式的基本接口 117
7.6.6 单级中断和中断向量的产生 118
7.6.7 多级中断 118
7.7 DMA方式 120
7.7.1 DMA方式的基本概念 120
7.7.2 3种DMA传送方式 120
7.7.3 基本的DMA控制器 122
7.8 通道方式 126
7.8.1 通道的功能 126
7.8.2 通道的类型 127
7.8.3 I/O指令和通道指令 127
7.8.4 通道状态字和输入输出中断 128
7.8.5 通道工作的过程 129
7.9 外围设备 129
7.9.1 外围设备的一般功能和分类 129
7.9.2 输入设备 130
7.9.3 输出设备 133
7.9.4 汉字设备 140
7.9.5 数据通信设备 141
7.9.6 过程控制设备 142
思考题与习题 143
第8章 新一代计算机的体系结构 144
8.1 新一代计算机的体系特点 144
8.1.1 新一代计算机的由来 144
8.1.2 新一代计算机的系统目标 147
8.2 体系层次和概念框图 148
8.2.1 系统的层次 148
8.2.2 应用系统的结构配置 151
8.2.3 软件系统的结构 152
8.2.4 硬件系统结构 153
8.3 核心语言和推理结构 154
8.3.1 PROLOG语言 154
8.3.2 顺序推理机SIM的结构 160
8.3.3 并行推理机PIM的结构 162
8.4 知识库机的结构 164
8.4.1 Delta的系统结构 164
8.4.2 Delta与PSI的连接 165
8.5 人工智能接口 168
8.5.1 自然语言处理 169
8.5.2 语音识别 172
8.5.3 图形及图像处理 174
思考题与习题 175
参考文献 177