第1章 计算机系统概论 1
1.1 计算机的诞生和发展 1
1.2 计算机的硬件 3
1.3 计算机的软件 6
1.4 计算机网络基础 8
习题 11
第2章 计算机的逻辑部件 12
2.1 计算机中常用的组合逻辑电路 12
2.1.1 三态电路 12
2.1.2 异或门及其应用 13
2.1.3 加法器 14
2.1.4 译码器 18
2.1.5 数据选择器 18
2.2 时序逻辑电路 19
2.2.1 触发器 19
2.2.2 寄存器和移位寄存器 21
2.2.3 计数器 21
2.3 阵列逻辑电路 22
2.3.1 只读存储器（ROM） 23
2.3.2 可编程序逻辑阵列（PLA） 24
2.3.3 可编程序阵列逻辑（PAL） 26
2.3.4 通用阵列逻辑（GAL） 28
2.3.5 门阵列（GA）、宏单元阵列（MCA）和标准单元阵列（SCA） 28
2.3.6 现场可编程序门阵列（FPGA） 30
习题 30
第3章 运算方法和运算部件 32
3.1 数据的表示方法和转换 32
3.1.1 数值型数据的表示和转换 32
3.1.2 十进制数的编码与运算 35
3.2 带符号的二进制数据在计算机中的表示方法及加减法运算 36
3.2.1 原码、补码、反码及其加减法运算 36
3.2.2 加减法运算的溢出处理 41
3.2.3 定点数和浮点数 42
3.3 二进制乘法运算 44
3.3.1 定点数一位乘法 44
3.3.2 定点数二位乘法 48
3.3.3 阵列乘法器 50
3.4 二进制除法运算 50
3.4.1 定点除法运算 50
3.4.2 提高除法运算速度的方法举例 52
3.5 浮点数的运算方法 54
3.5.1 浮点数的加减法运算 54
3.5.2 浮点数的乘除法运算 56
3.6 运算部件 59
3.7 数据校验码 60
3.7.1 奇偶校验码 61
3.7.2 海明校验码 62
3.7.3 循环冗余校验（CRC）码 64
习题 67
第4章 主存储器 70
4.1 主存储器分类、技术指标和基本操作 70
4.2 读／写存储器 71
4.3 非易失性半导体存储器 79
4.4 存储器的组成与控制 81
4.5 多体交叉存储器 84
习题 86
第5章 指令系统 88
5.1 指令系统的发展 88
5.2 指令格式 89
5.2.1 指令格式 89
5.2.2 指令操作码的扩展技术 90
5.2.3 指令长度与数据字长的关系 92
5.3 寻址方式 93
5.4 指令类型 96
5.4.1 指令的分类及功能 96
5.4.2 双字长运算（子程序举例） 103
5.4.3 指令系统的兼容性 103
5.5 精简指令系统计算机（RISC）和复杂指令系统计算机（CISC） 104
5.5.1 CISC的特点 104
5.5.2 RISC的产生与发展 104
5.5.3 RISC的特点 104
5.6 指令系统举例 105
5.6.1 SPARC的指令系统 105
5.6.2 Pentium微处理器指令系统 108
5.7 机器语言、汇编语言和高级语言 111
习题 112
第6章 中央处理器 114
6.1 控制器的组成 114
6.1.1 控制器的功能 114
6.1.2 控制器的组成 115
6.1.3 指令执行过程（运算器与控制器配合） 117
6.2 微程序控制计算机的基本工作原理 121
6.2.1 微程序控制的基本概念 121
6.2.2 实现微程序控制的基本原理 121
6.3 微程序设计技术 130
6.3.1 微指令控制字段的编译法 130
6.3.2 微程序流的控制 132
6.3.3 微指令格式 134
6.3.4 微程序控制存储器和动态微程序设计 135
6.3.5 微程序设计语言 138
6.4 硬布线控制的计算机 139
6.4.1 时序与节拍 139
6.4.2 操作控制信号的产生 141
6.4.3 硬布线控制器的组成 143
6.4.4 硬布线控制逻辑设计中的若干问题 144
6.4.5 控制器的控制方式 146
6.5 流水线工作原理 147
6.6 CPU举例 150
6.6.1 RISC的CPU 150
6.6.2 Pentium微处理器 158
6.7 计算机的供电 159
习题 161
第7章 存储系统 165
7.1 存储系统的层次结构 165
7.2 高速缓冲存储器（cache） 166
7.2.1 cache工作原理 166
7.2.2 cache组织 167
7.2.3 多层次cache 170
7.3 虚拟存储器 171
7.3.1 主存－辅存层次信息传送单位和存储管理 171
7.3.2 页式虚拟存储器 172
7.3.3 段页式虚拟存储器 174
7.3.4 虚拟存储器工作的全过程 175
7.3.5 存储管理部件（MMU） 177
7.4 相联存储器 177
7.5 存储保护 178
习题 179
第8章 辅助存储器 182
8.1 磁表面存储器的种类与技术指标 182
8.2 磁记录原理与记录方式 183
8.2.1 磁记录原理 183
8.2.2 磁记录介质与磁头 185
8.2.3 磁记录方式 187
8.3 磁盘存储器 191
8.3.1 磁盘存储器的种类及基本结构 191
8.3.2 硬磁盘驱动器（HDD）及硬磁盘控制器（HDC） 191
8.3.3 磁盘cache 194
8.3.4 磁盘阵列存储器 195
8.4 磁带存储器 196
8.4.1 磁带机的结构 196
8.4.2 循环冗余校验码（CRC） 198
8.4.3 磁带机的进展情况 200
8.5 光盘存储器 201
8.5.1 光盘存储器种类 201
8.5.2 光盘存储器的组成和读写原理 202
8.6 固态盘 203
习题 204
第9章 输入输出（I/O）设备 206
9.1 外部设备概述 206
9.2 输入设备 206
9.2.1 键盘 206
9.2.2 光笔、图形板和画笔（或游动标）输入 208
9.2.3 鼠标、跟踪球和操作杆输入 208
9.2.4 触摸屏 209
9.2.5 图像输入设备（摄像机、摄像头和数码相机） 209
9.2.6 条形码 210
9.2.7 光学字符识别（OCR）技术和语音文字输入系统 210
9.3 输出设备——显示器 212
9.3.1 显示技术中的有关术语 212
9.3.2 显示设备种类 214
9.3.3 图形和图像显示 217
9.4 输出设备——打印机 217
9.4.1 点阵针式打印机 218
9.4.2 激光打印机 219
9.4.3 喷墨打印机 221
9.4.4 热转印打字机 223
9.4.5 打印机的发展趋势 223
9.5 汉字处理技术 224
9.5.1 汉字编码标准 224
9.5.2 汉字的输入方法 224
9.5.3 汉字的存储 226
9.5.4 汉字的输出 226
习题 227
第10章 输入输出（I/O）系统 229
10.1 输入输出（I/O）系统概述 229
10.1.1 输入输出设备的编址及设备控制器的基本功能 229
10.1.2 I/O设备数据传送控制方式 230
10.2 程序中断输入输出方式 231
10.2.1 中断的作用、产生和响应 231
10.2.2 中断处理 233
10.2.3 程序中断设备接口的组成和工作原理 236
10.3 DMA输入输出方式 237
10.3.1 DMA的3种工作方式 238
10.3.2 DMA控制器组成 238
10.3.3 DMA的数据传送过程 239
10.4 I/O通道控制方式 240
10.5 总线结构 241
10.5.1 总线类型 242
10.5.2 总线组成 242
10.5.3 微机总线 244
10.6 外设接口 248
10.6.1 ATA(IDE)和SATA接口 248
10.6.2 SCSI、SAS和iSCSI接口 250
10.6.3 光纤通道和InfiniBand 253
10.6.4 PCMCIA 254
10.6.5 串行通信接口USB和IEEE 1394 254
10.6.6 Pentium处理器外围接口（芯片组）介绍 256
10.7 网络存储——SAN和NAS 257
习题 259
第11章 计算机系统和基于互联网的应用 262
11.1 操作系统 262
11.1.1 管理计算机系统中的硬件资源 262
11.1.2 支持应用程序和人机对话 264
11.2 计算机网络 264
11.2.1 互联网（Internet）层次结构 264
11.2.2 网络操作系统 265
11.2.3 实现计算机网络的硬件与技术 266
11.2.4 Internet的应用 269
11.3 客户机／服务器结构和浏览器／服务器结构 270
11.4 物联网 272
11.5 数据中心 273
11.6 云计算 274
11.6.1 基本概念 274
11.6.2 云种类 276
11.6.3 云计算关键技术 276
习题 277
第12章 计算机系统硬件技术的发展及其实施基础 279
12.1 计算机系统的性能评测 279
12.2 微机和微处理器的普及和发展 281
12.2.1 微机和微处理器 281
12.2.2 嵌入式计算机和片上系统 287
12.2.3 智能卡和射频识别（RFID）标签 289
12.3 提高计算机系统性能的措施与实现 291
12.3.1 服务器的结构 291
12.3.2 超级标量处理机、超级流水线处理机和超长指令字处理机 293
12.3.3 向量处理机 296
12.3.4 多处理机系统 297
12.4 计算机硬件设计和实现导论 301
12.4.1 计算机硬件的总体设计 301
12.4.2 集成电路设计过程和VHDL 304
12.4.3 电子设计自动化（EDA） 308
习题 312
习题答案 314
参考文献 329