第1章 概论 1
1.1 计算机的发展历史 1
1.1.1 更新换代的计算机硬件 1
目录 1
1.1.2 日臻完善的计算机软件 3
1.2 计算机系统的硬件组成 4
1.2.1 计算机的功能部件 4
1.2.2 冯·诺依曼计算机 6
1.3 计算机的软件系统 8
1.3.1 系统软件 8
1.4.1 硬件与软件的关系 9
1.4.2 计算机系统的多级层次结构 9
1.4 计算机系统的组织结构 9
1.3.2 应用软件 9
1.4.3 计算机硬件系统的组织 11
1.5 计算机的特点和性能指标 14
1.5.1 计算机的工作特点 14
1.5.2 计算机的性能指标 14
1.6 计算机的分类与应用 16
1.6.1 计算机的分类 16
1.6.2 计算机的应用 17
习题1 18
第2章 计算机中数据信息的表示 21
2.1 进位计数制与数制转换 21
2.2.1 机器数与真值 24
2.2 带符号数的表示 24
2.2.2 原码表示 25
2.2.3 补码表示 26
2.2.4 反码表示 31
2.2.5 移码表示 33
2.3 数的定点表示与浮点表示 35
2.3.1 定点表示 36
2.3.2 浮点表示 38
2.3.3 定点表示与浮点表示的比较 44
2.4 非数值型数据的表示 45
2.4.1 逻辑数——二进制串 45
2.4.2 字符与字符串 45
2.4.3 汉字信息的表示 47
2.5 十进制数串的表示 50
2.6 数据校验码 53
2.6.1 码距与数据校验码 53
2.6.2 奇偶校验码 54
2.6.3 海明校验码 56
2.6.4 循环冗余校验码 61
习题2 65
第3章 运算方法与运算器 70
3.1 运算器的设计方法 70
3.2 定点补码加减运算 71
3.2.1 补码加减运算的基础 71
3.2.2 溢出判断与变形补码 73
3.2.3 算术逻辑运算部件 75
3.3 定点乘法运算 78
3.3.1 原码乘法运算 79
3.3.2 补码乘法运算 86
3.3.3 快速乘法运算 92
3.4 定点除法运算 94
3.4.1 原码除法运算 95
3.4.2补码除法运算 100
3.4. 3快速除法运算 106
3.5 浮点四则运算 109
3.5.1 浮点加减运算 109
3.5.2 浮点乘除运算 114
3.6 运算器的组成 118
3.6.1 定点运算器 118
3.6.2 浮点运算器 123
3.7.1 一位十进制加法器的设计 124
3.7 十进制数的加减运算方法 124
3.7.2 多位十进制整数的加减运算 127
3.8 逻辑运算和移位操作 128
3.8.1 逻辑运算 128
3.8.2 移位操作 129
习题3 132
第4章 存储器系统 138
4.1 存储器概述 138
4.1.1 存储器的分类 138
4.1.2 主存储器的组成和基本操作 139
4.1.3 存储器的主要技术指标 141
4.1.4 存储器系统的层次结构 142
4.2.1 半导体存储器的分类 143
4.2 半导体存储器 143
4.2.2 随机存取存储器的结构及工作原理 145
4.2.3 只读存储器的结构及工作原理 160
4.2.4 半导体存储器的组成 161
4.3 辅助存储器 165
4.3.1 磁表面存储器的基本原理 166
4.3.2 磁记录方式 166
4.3.3 磁盘存储器 169
4.3.4 光盘存储器 173
4.4 高速缓冲存储器 178
4.4.1 cache在存储体系中的地位和作用 178
4.4.2 cache的结构及工作原理 179
4.5.1 单体多字并行主存系统 183
4.5 并行存储系统 183
4.5.2 多体交叉存取方式的并行主存系统 184
习题4 185
第5章 指令系统 190
5.1 机器指令 190
5.1.1 机器指令格式 191
5.1.2 指令字的长度 191
5.1.3 指令的地址码 192
5.1.4 指令的操作码 194
5.2 寻址方式 197
5.2.1 指令的寻址方式 197
5.2.2 操作数的寻址方式 198
5.3 指令类型与功能 209
5.3.2 算术逻辑运算指令 210
5.3.1 数据传送指令 210
5.3.3 移位操作指令 211
5.3.4 堆栈操作指令 211
5.3.5 字符串处理指令 211
5.3.6 程序控制指令 212
5.3.7 输入输出指令 214
5.3.8 其他指令 214
5.4 CISC机和RISC机指令风格 215
5.4.1 复杂指令系统计算机CISC 215
5.4.2 精简指令系统计算机RISC 216
5.5 指令系统举例 217
5.5.1 Ultra SPARC Ⅱ的指令系统 217
5.5.2 Pentium Ⅱ的指令系统 220
习题5 224
第6章 控制系统与CPU 227
6.1 控制器概述 227
6.1.1 指令执行的基本步骤 227
6.1.2 控制器的基本功能 228
6.1.3 控制器的组成 229
6.1.4 控制器的组成方式 232
6.2 控制器的控制方式与时序系统 233
6.2.1 控制方式 233
6.2.2 时序系统 234
6.3 CPU的总体结构 236
6.3.1 寄存器的设置 236
6.3.2 数据通路结构及指令流程分析 237
6.4.1 模型机的数据通路 240
6.4 模型机的总体结构 240
6.4.2 模型机的指令系统 242
6.4.3 模型机的时序系统 245
6.5 组合逻辑控制器设计 246
6.5.1 设计的步骤 246
6.5.2 模型机的设计 247
6.6 微程序控制器设计 260
6.6.1 微程序控制器概述 260
6.6.2 微指令的编译方法 263
6.6.3 微程序的顺序控制方式 265
6.6.4 微指令的执行方式 271
6.6.5 微程序设计方法 272
6.6.7 举例：模型机的微程序设计 275
6.6.6 微程序控制器设计步骤 275
6.6.8 微程序设计技术的应用 289
6.7 流水线处理技术 291
6.7.1 指令的执行方式 291
6.7.2 流水线的分类 292
6.7.3 线性流水线的性能 293
6.7.4 流水线的相关问题 295
6.8 CPU举例 296
6.8.1 Intel公司的Pentium处理器 296
6.8.2 Sun Microsystems公司的SPARC系统 300
6.8.3 主流CPU的新技术 302
习题6 304
7.1 总线概述 309
第7章 总线技术 309
7.1.2 总线的分类 310
7.1.1 采用总线实现互连的优势 310
7.1.3 总线标准 311
7.1.4 总线的性能 311
7.2 总线的组成与结构 312
7.2.1 总线的组成 312
7.2.2 总线的结构 314
7.3 总线的设计与实现 315
7.3.1 总线的设计要素 315
7.3.2 总线的实现 323
7.4 总线与计算机系统 324
7.5.1 内部总线 328
7.5 常用总线举例 328
7.5.2 设备总线 335
习题7 340
第8章 I/O设备 344
8.1 I/O设备概述 344
8.2 键盘 345
8.2.1 硬件扫描键盘 345
8.2.2 软件扫描键盘 347
8.3 显示设备 348
8.3.1 常见显卡标准 348
8.3.2 CRT显示器 349
8.3.3 液晶显示器 356
8.4.1 概述 359
8.4 打印设备 359
8.4.2 点阵打印机 361
8.4.3 喷墨打印机 363
8.4.4 激光打印机 364
习题8 368
第9章 I/O系统组织 370
9.1 I/O系统概述 370
9.1.1 I/O系统需要解决的主要问题 370
9.1.2 I/O系统的组成 371
9.1.3 主机与外围设备间的连接方式与组织管理 372
9.1.4 I/O信息传送的控制方式 373
9.2 I/O接口 373
9.2.1 I/O接口的基本功能 374
9.2.2 I/O接口的分类 376
9.3 程序控制方式 378
9.3.1 直接程序控制方式 378
9.3.2 程序中断传送方式 379
9.4 直接存储器访问方式 396
9.4.1 DMA方式的特点与应用场合 397
9.4.2 DMA传送方式 398
9.4.3 DMA的硬件组织 400
9.4.4 DMA控制器的组成 400
9.4.5 DMA控制方式下的数据传送过程 402
9.5 I/O通道方式 404
习题9 410
参考文献 416