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第1章 概论1

1.1 电子计算机与存储程序控制1

1.1.1 电子计算机的发展概述1

1.1.2 存储程序概念2

1.1.3 计算机的硬件组成3

1.2 计算机系统6

1.2.1 计算机软件的基本内容6

1.2.2 硬件与软件的关系7

1.2.3 计算机系统的多层次结构8

1.2.4 不同对象观察到的计算机硬件系统9

1.3 计算机的工作过程与性能11

1.3.1 计算机的工作过程11

1.3.2 计算机的主要性能指标11

1.3.3 计算机系统的性能评价13

1.4 计算机系统结构13

1.4.1 系统结构概念13

1.4.2 计算机组成和系统结构14

1.4.3 计算机按系统结构分类15

第2章 数据表示与信息编码18

2.1 数制与编码18

2.1.1 进位计数制的基本概念18

2.1.2 计算机中常用的进位计数制19

2.1.3 各种数制间的相互转换21

2.1.4 十进制数的编码(二—十进制编码)23

2.2 数值数据的表示24

2.2.1 无符号数和带符号数24

2.2.2 原码表示法25

2.2.3 补码表示法26

2.2.4 反码表示法27

2.2.5 三种码制的比较与转换27

2.3 数的定点表示与浮点表示29

2.3.1 定点表示法29

2.3.2 浮点表示法30

2.3.3 浮点数阶码的移码表示法32

2.3.4 实用浮点数举例33

2.4 非数值数据的表示34

2.4.1 ASCII字符编码方法34

2.4.2 统一代码(Unicode)35

2.4.3 汉字的编码方法36

2.5 现代微机系统中的数据表示举例38

2.6 奇偶校验码40

2.6.1 奇偶校验概念40

2.6.2 简单奇偶校验40

2.6.3 交叉奇偶校验41

第3章 计算机中的逻辑部件45

3.1 逻辑代数基础45

3.1.1 逻辑变量及基本逻辑运算45

3.1.2 逻辑代数的运算公式和规则49

3.1.3 逻辑函数的标准形式50

3.2.1 逻辑函数的代数法化简52

3.2 逻辑函数的化简52

3.2.2 逻辑函数的图解法化简53

3.3 组合逻辑电路56

3.3.1 编码器56

3.3.2 译码器57

3.3.3 数据选择器与数据分配器60

3.3.4 加法器62

3.3.5 进位的产生和传递63

3.4.2 单向和双向总线电路64

3.4 总线电路64

3.4.1 三态门64

3.5 时序逻辑电路65

3.5.1 触发器65

3.5.2 寄存器68

3.5.3 锁存器68

3.5.4 移位寄存器69

3.5.5 计数器70

3.6.2 可编程器件71

3.6.1 用户定制电路71

3.6 可编程逻辑器件PLD71

3.6.3 可编程只读存储器(PROM)72

3.6.4 可编程逻辑阵列(PLA)74

3.6.5 可编程阵列逻辑(PAL)和通用阵列逻辑(GAL)75

第4章 指令系统78

4.1 指令格式78

4.1.1 机器指令的基本格式78

4.1.2 地址码结构78

4.1.3 指令的操作码81

4.2 寻址技术83

4.2.1 编址方式83

4.2.2 基本寻址方式84

4.3 堆栈与堆栈操作90

4.3.1 堆栈结构90

4.3.2 堆栈操作91

4.4.1 数据传送类指令92

4.4 指令类型92

4.4.2 运算类指令93

4.4.3 程序控制类指令95

4.4.4 输入输出类指令96

4.4.5 80X86指令系统举例96

4.5 汇编语言程序设计101

4.5.1 汇编语言程序101

4.5.2 分支/循环程序设计101

4.6.1 指令格式的优化103

4.6 指令系统的优化和发展103

4.6.2 从复杂指令系统到精简指令系统105

第5章 运算器109

5.1 定点加减运算109

5.1.1 补码加减运算109

5.1.2 补码的溢出判断与检测方法110

5.1.3 补码定点加减运算的实现112

5.2 定点乘除运算113

5.2.1 补码的移位运算113

5.2.2 定点乘法运算114

5.2.3 定点除法运算117

5.2.4 阵列乘法器和阵列除法器119

5.3 规格化浮点运算122

5.3.1 浮点加减运算122

5.3.2 浮点乘除运算124

5.4 运算器的基本组成与实例125

5.4.1 运算器结构125

5.4.2 并行加法器的快速进位127

5.4.3 ALU举例130

5.4.4 浮点运算器举例132

第6章 中央处理部件136

6.1 控制器的基本概念136

6.1.1 控制器的组成136

6.1.2 控制器的硬件实现方法138

6.2 时序系统与控制方式139

6.2.1 时序系统139

6.2.2 控制方式142

6.3 CPU的总体结构143

6.3.1 CPU的主要技术参数143

6.3.2 CPU专用寄存器的设置144

6.3.3 指令执行的基本过程146

6.3.4 指令的微操作序列147

6.4 微程序控制原理149

6.4.1 微程序控制的基本概念149

6.4.2 微指令编码法150

6.4.3 微程序控制器的组成和工作过程153

6.4.4 微程序入口地址的形成154

6.4.5 后继微地址的形成155

6.4.6 微程序设计156

6.5 控制单元的设计159

6.5.1 简单的CPU模型159

6.5.2 组合逻辑控制单元设计161

6.5.3 微程序控制单元设计165

6.6.1 8086微处理器168

6.6 典型CPU介绍168

6.6.2 80386微处理器170

6.6.3 Pentium系列微处理器174

第7章 内存储器与存储系统180

7.1 存储器的基本概念180

7.1.1 存储器分类180

7.1.2 存储系统层次结构182

7.2 半导体随机存储器和只读存储器183

7.2.1 半导体随机存储器(RAM)183

7.2.2 半导体只读存储器(ROM)185

7.2.3 动态RAM的刷新187

7.2.4 半导体存储器的封装189

7.3 内存储器的组成与控制190

7.3.1 内存储器的主要技术指标190

7.3.2 内存储器的存储单元和内存储器的基本结构191

7.3.3 内存容量的扩展193

7.3.4 内存储器和CPU的连接196

7.3.5 内存的校验198

7.3.6 数据通路匹配和存储器接口199

7.4 提高内存读写速度的技术203

7.4.1 FPM DRAM(fast page mode DRAM)203

7.4.2 EDO DRAM(extended data output DRAM)203

7.4.3 SDRAM(synchronous DRAM，同步DRAM)204

7.4.4 DDR SDRAM(double data rate SDRAM)204

7.4.5 Rambus DRAM205

7.5.2 并行内存206

7.5.1 双端口存储器206

7.5 双端口存储器和并行存储器206

7.6 高速缓冲存储器209

7.6.1 高速缓存工作原理209

7.6.2 cache的读写操作210

7.6.3 地址映像210

7.6.4 替换算法213

7.6.5 PC机中cache技术的实现213

7.7.1 虚拟存储器的基本概念214

7.7 虚拟存储器214

7.7.2 页式虚拟存储器215

7.7.3 段式虚拟存储器216

7.7.4 段页式虚拟存储器217

第8章 外部设备221

8.1 外部设备概述221

8.1.1 外部设备的分类221

8.1.2 外部设备的地位和作用222

8.2 磁记录原理223

8.2.1 磁表面存储器的读写223

8.2.2 磁表面存储器的技术指标224

8.2.3 数字磁记录方式225

8.3 磁盘存储器228

8.3.1 硬盘存储器的基本结构与分类228

8.3.2 硬盘驱动器228

8.3.3 硬盘的信息分布和磁盘地址229

8.3.4 硬盘存储器参数指标231

8.3.5 硬盘控制逻辑232

8.3.6 硬盘的分区域记录233

8.3.7 软磁盘存储器234

8.4 磁盘阵列(RAID)235

8.4.1 RAID简介235

8.4.2 RAID的分级236

8.5 光盘存储器237

8.5.1 光盘存储器的类型237

8.5.2 光盘存储器的组成及工作原理238

8.5.3 光盘驱动器240

8.6 键盘输入设备241

8.6.1 键开关与键盘类型241

8.6.2 键盘扫描242

8.6.3 微型机键盘243

8.7 其他输入设备245

8.7.1 鼠标器245

8.7.2 扫描仪247

8.8 打印输出设备249

8.8.1 打印机概述249

8.8.2 打印机的主要性能指标250

8.8.3 针式打印机工作原理251

8.8.4 喷墨打印机工作原理253

8.8.5 激光打印机工作原理254

8.9 显示设备255

8.9.1 显示器概述255

8.9.2 CRT显示器256

8.9.3 字符显示器的工作原理259

8.9.4 图形显示器的工作原理262

8.9.5 视频显示标准263

第9章 输入输出系统268

9.1 主机与外设的连接268

9.1.1 输入输出接口268

9.1.2 接口的功能和基本组成269

9.1.3 外设的识别与端口寻址271

9.1.4 输入输出信息传送控制方式273

9.2 程序查询方式及其接口274

9.2.1 程序查询方式274

9.2.2 程序查询方式接口275

9.3 中断系统277

9.3.1 中断的基本概念277

9.3.2 中断请求和中断判优280

9.3.3 中断响应和中断处理282

9.3.4 多重中断与中断屏蔽285

9.3.5 中断全过程289

9.3.6 程序中断接口结构290

9.3.7 中断控制器8259291

9.4 DMA方式及其接口296

9.4.1 DMA方式的基本概念296

9.4.2 DMA接口298

9.4.3 DMA传送方法与传送过程300

9.4.4 DMA控制器8237的基本结构302

9.4.5 8237的工作方式304

9.5 通道控制方式305

9.5.1 通道的基本概念305

9.5.2 通道的类型与结构306

9.5.3 通道程序309

9.6 总线技术312

9.6.1 总线通信控制312

9.6.2 总线管理313

9.6.3 总线类型和总线标准315

第10章 计算机系统结构322

10.1 计算机系统结构的并行性322

10.1.1 并行性概念322

10.1.2 并行性的发展323

10.2 流水线处理技术323

10.2.1 重叠控制与先行控制323

10.2.2 流水工作原理325

10.2.3 超标量、超级流水线和超长指令字计算机330

10.2.4 向量处理机与向量的流水处理332

10.3 并行处理机334

10.3.1 并行处理机的组成334

10.3.2 并行处理机的互联网络335

10.3.3 阵列处理机336

10.4 多处理机系统337

10.4.1 多处理机的概念337

10.4.2 多处理机的结构与特点338

10.4.3 多处理机的互联网络340

10.5 精简指令系统计算机RISC342

10.5.1 RISC的特点和优势342

10.5.2 R1SC技术中所采用的特殊方法343

10.6 新型计算机系统结构346

10.6.1 计算机系统结构的新发展346

10.6.2 数据流计算机348

10.6.3 面向函数程序设计语言的归约机351

10.6.4 人工智能计算机353