第1章 计算机的逻辑部件 1
本章主要教学内容 1
1.1 三态门 1
1.1.1 原理 1
1.1.2 参数 3
1.1.3 三态电路的种类及它们的应用 6
1.2 计算机中常用的组合逻辑电路 9
1.2.1 加法器 9
1.2.2 算术逻辑单元 12
1.2.3 译码器 18
1.2.4 数据选择器 19
1.3 时序逻辑电路 20
1.3.1 触发器 21
1.3.2 寄存器和移位寄存器 24
1.3.3 计数器 29
1.3.4 时序逻辑电路的开关特性 31
1.4 阵列逻辑电路 35
1.4.1 ROM 35
1.4.2 可编程序逻辑阵列PLA 38
1.4.3 可编程序阵列逻辑PAL 42
1.4.4 通用阵列逻辑GAL 43
习题 47
第2章 数据表示、运算和运算器部件 50
本章主要教学内容 50
2.1 数字化信息编码的概念和二进制编码知识 50
2.1.1 数字化信息编码的概念 50
2.1.2 二进制编码和码制转换 51
2.1.3 检错纠错码 57
2.2 数据表示——常用的信息编码 66
2.2.1 逻辑数据的表示 66
2.2.2 字符数据的表示 66
2.2.3 数值型数据的表示 68
2.3 二进制数值数据的编码与运算算法 75
2.3.1 原码、反码、补码的定义 75
2.3.2 补码加、减运算规则 80
2.3.3 原码一位乘法的实现算法 81
2.3.4 定点补码一位乘法的实现算法 84
2.3.5 原码一位除法的实现算法 86
2.3.6 定点补码一位除法的实现算法 90
2.3.7 加速乘除法运算的有关算法介绍 91
2.4.1 运算器部件的功能与组成概述 96
2.4 运算器部件的组成与设计 96
2.4.2 位片结构的运算器芯片Am2901 97
2.4.3 教学计算机运算器的设计与实现 102
2.4.4 教学计算机的运算器使用实例 112
2.5 浮点运算与浮点运算器 120
2.5.1 浮点数的运算规则 120
2.5.2 浮点运算器举例 126
习题 132
第3章 指令、指令系统和控制器部件 135
本章主要教学内容 135
3.1 指令和指令系统概述 136
3.2 寻址方式 141
3.3 指令系统举例 143
3.3.1 8位教学计算机的指令系统 144
3.3.2 PDP-11计算机指令系统介绍 152
3.3.3 NOVA(DJS-130)计算机指令系统介绍 156
3.4 控制器的功能和组成与指令执行步骤 158
3.4.1 控制器部件的功能和组成概述 158
3.4.2 指令的执行步骤概述 159
3.5 组合逻辑的控制器部件 163
3.5.1 组合逻辑控制器的组成和运行原理简介 163
3.5.2 8位机的组合逻辑控制器实例 165
3.5.3 组合逻辑的控制器教学实验 193
3.6 8位教学计算机的微程序控制器部件 206
3.6.1 微程序控制器的基本工作原理 206
3.6.2 8位机的微程序控制器的实际组成 211
3.6.3 8位教学计算机的微程序设计 213
3.6.4 微程序控制器部件的教学实验 228
3.7.1 TEC-2教学计算机指令系统介绍 229
3.7 16位教学计算机的微程序的控制器部件 229
3.7.2 TEC-2教学计算机微程序控制器的设计与实现 240
3.7.3 自行设计新指令的微程序 260
习题 262
第4章 多级结构的存储器系统 264
本章主要教学内容 264
4.1 多级结构的存储器系统概述 264
4.2 主存储器部件的组成与设计 266
4.2.1 主存储器概述 266
4.2.2 动态存储器的记忆原理和读写过程 267
4.2.3 教学计算机的内存储器组成与设计 270
4.2.4 主存储器实现与应用中的几项技术 277
4.3 高速缓冲存储器部件 278
4.3.1 高速缓冲存储器的运行原理 279
4.3.2 cache的3种映像方式 280
4.3.3 cache存储器实用中的几个问题 283
4.4 虚拟存储器部件 287
4.4.1 段式存储管理 288
4.4.2 页式存储管理 289
4.5 外存设备与磁盘阵列技术 291
4.5.1 外存设备概述 292
4.5.2 磁盘设备的组成与运行原理 294
4.5.3 磁带机设备组成简介 300
4.5.4 光盘设备的组成与运行原理 302
4.5.5 磁盘阵列技术与容错支持 303
习题 307
本章主要教学内容 309
第5章 输入输出设备与输入输出系统 309
5.1 输入输出设备 310
5.1.1 输入输出设备概述 310
5.1.2 点阵式设备运行原理 310
5.1.3 显示器设备的组成与运行原理 312
5.1.4 打印机设备的组成与运行原理 319
5.1.5 计算机键盘运行原理 323
5.2 输入输出系统 325
5.2.1 输入输出系统概述 325
5.2.2 计算机总线 326
5.2.3 输入输出接口概述 332
5.2.4 串行接口的内部组成与传送协议 334
5.2.5 并行接口芯片与并行输入输出操作 340
5.2.6 常用的输入输出方式 343
习题 350