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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

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