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第1章　计算机系统概述1

1.1　计算机的产生和发展1

1.1.1　计算机的产生1

1.1.2　计算机的发展2

1.2　计算机系统的组成3

1.2.1　计算机硬件系统3

1.2.2　计算机软件系统6

1.2.3　计算机硬件与软件的关系8

1.2.4　计算机系统层次结构9

1.2.5　计算机系统结构的分类与发展10

1.3.1 冯·诺依曼的基本思想12

1.3　计算机的基本工作原理12

1.3.2　计算机的工作过程13

1.3.3　计算机的主要性能指标14

1.4　计算机的分类与应用15

1.4.1 计算机的分类16

1.4.2　计算机的特点17

1.4.3　计算机的应用18

习题一21

第2章　运算方法和运算器22

2.1　数据的表示22

2.1.1 数值型数据的表示22

2.1.2　非数值型数据的表示29

2.1.3　数据校验码31

2.2　定点加、减法运算33

2.2.1　补码运算基础33

2.2.2　定点补码加法35

2.2.3　定点补码减法35

2.2.4　溢出处理36

2.3　定点乘法运算38

2.3.1　移位操作38

2.3.2　原码一位乘法39

2.3.3　补码二位乘法41

2.4　定点除法运算45

2.4.1　原码一位除法45

2.4.2　补码一位除法50

2.5　浮点四则运算53

2.5.1 浮点加减法运算53

2.5.2　浮点乘除法运算57

2.6　运算器的组成58

2.6.1　加法器及其进位系统58

2.6.2　算术逻辑运算单元64

2.6.3 定点运算器的基本结构68

2.6.4　定点运算器举例71

2.6.5 浮点运算器72

习题二73

3.1.1　存储器的分类75

第3章　存储系统75

3.1　存储器概述75

3.1.2　存储器的主要性能指标76

3.1.3　主存储器的组成与工作原理77

3.1.4　存储系统的层次结构80

3.2　半导体随机存储器81

3.2.1　半导体存储位元电路81

3.2.2　半导体存储器芯片83

3.2.3 半导体随机存储器的组成89

3.3.1　掩膜式只读存储器和可编程只读存储器94

3.3.2　可擦除可编程只读存储器94

3.3　半导体只读存储器94

3.3.3 电擦除可编程只读存储器96

3.3.4　闪速存储器99

3.4　并行存储器102

3.4.1　相联存储器102

3.4.2　多体交叉存储器103

3.4.3 端口存储器105

3.5　高速缓冲存储器107

3.5.1　Cache工作原理107

3.5.2　Cache的命中率和写操作规则108

3.5.3　映像函数109

3.5.4　替换算法111

3.5.5　Cache存储器举例112

3.6　DRAM芯片技术和发展113

3.7　虚拟存储器115

3.7.1 虚拟存储器基本概念115

3.7.2　虚拟存储器的基本管理办法116

3.7.3　虚拟存储系统举例121

3.8　辅助存储器122

3.8.1　磁性材料存储原理122

3.8.2　磁盘存储器125

3.8.3　光盘存储器130

习题三134

3.8.4　移动存储器134

第4章　指令系统136

4.1　指令格式136

4.1.1　指令字长度136

4.1.2　操作码及其扩展技术137

4.1.3　地址码138

4.2　寻址方式140

4.2.1　指令的寻址方式140

4.2.2　操作数的寻址方式141

4.2.3 寻址方式举例147

4.3　指令系统150

4.3.1　指令系统的要求150

4.3.2　指令系统的发展151

4.3.3　指令系统的分类及功能152

4.3.4　CISC和RISC指令系统157

4.4　指令系统举例159

4.4.1　PDP-11指令系统159

4.4.2　Pentium指令系统161

4.4.3　Power PC指令系统162

习题四164

第5章 中央处理器166

5.1　CPU的功能与组成166

5.1.1　CPU的功能166

5.1.2　CPU的基本结构167

5.1.3　CPU内部数据通道169

5.2　控制器的功能和组成171

5.2.1　控制器的功能171

5.2.2　控制器的组成172

5.2.3　控制方式173

5.3　单总线结构的操作过程176

5.3.1　从主存中读出一个字177

5.3.2　把一个字写入主存177

5.3.3　寄存器间的数据传送177

5.3.4　执行算术或逻辑操作178

5.3.5　指令的执行过程178

5.4　组合逻辑控制器180

5.4.2　设计举例181

5.4.1　概述181

5.5.1　微程序控制的基本概念188

5.5　微程序控制器的原理及设计188

5.5.2　微程序控制器的组成189

5.5.3　微指令的编码方法190

5.5.4　微指令地址的形成192

5.5.5　微程序设计195

5.6　并行处理技术204

5.6.1　并行性概念204

5.6.2　指令流水线205

5.7　精简指令系统计算机208

5.7.2　RISC的指令系统209

5.7.1　RISC的主要特点209

5.7.3　RISC硬件结构210

习题五213

第6章　总线与外围设备215

6.1　系统总线215

6.1.1　总线的概念和分类215

6.1.2　系统总线的组成和结构216

6.1.3　总线的数据传输和定时方式218

6.1.4　总线裁决220

6.1.5 总线标准222

6.2.1 外围设备与主机的连接224

6.2　I/O接口224

6.2.2　I/O接口的基本功能225

6.2.3　I/O接口的类型225

6.2.4　I/O接口举例226

6.3　外围设备概述231

6.3.1 外围设备的功能231

6.3.2　外围设备的分类232

6.3.3 外围设备的发展趋势232

6.4　输入设备233

6.4.1　键盘233

6.4.2 鼠标器和轨迹球235

6.4.4 图形图像输入设备236

6.4.3　触摸屏236

6.4.5　光学字符识别设备238

6.4.6　语音识别239

6.5　输出设备240

6.5.1　打印设备240

6.5.2 显示器244

习题六252

第7章　输入／输出系统253

7.1　输入／输出系统概述253

7.1.1　I/O设备的寻址方式253

7.1.2　I/O数据传送控制方式255

7.2.1　无条件传送方式257

7.2　程序直接控制方式257

7.2.2　条件传送方式258

7.3　程序中断控制方式259

7.3.1　中断的基本概念259

7.3.2　中断的基本类型261

7.3.3　中断系统的基本职能和结构262

7.3.4　中断过程267

7.3.5　外围接口中的中断控制逻辑270

7.3.6　中断传送过程272

7.4　直接存储器存取（DMA）方式273

7.4.1　DMA三种工作方式274

7.4.2　DMA接口的结构和功能275

7.4.3　DMA操作步骤276

7.4.4　DMA传送方式举例277

7.5　通道控制方式278

7.5.1　通道的基本概念279

7.5.2 通道的类型和结构280

7.5.3 通道程序282

7.5.4 通道控制过程285

7.6　输入／输出处理机方式287

习题七289

参考文献291