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第1章 绪论1

1.1 计算机的基本特性1

1.1.1 二进制数据2

1.1.2 存储程序2

1.1.3 逻辑运算2

1.1.4 高速电子开关电路2

1.1.5 数字编码技术2

1.2 计算机的基本组成3

1.2.1 基本组成原理3

1.2.2 CPU、主机与输入输出设备5

1.2.3 存储器6

1.2.4 总线6

1.3 计算机系统7

1.3.1 计算机系统组成7

1.3.2 计算机层次结构8

1.4 计算机分类8

1.5 计算机发展简史10

1.6 微处理器发展的启示11

1.7 计算机的应用12

1.7.1 科学计算、工程设计13

1.7.2 数据处理13

1.7.3 实时控制13

1.7.4 辅助设计13

1.7.5 人工智能13

习题14

第2章 数据表示15

2.1 计数制15

2.1.1 十进制计数制15

2.1.2 二进制计数制16

2.1.3 R进制计数制16

2.1.4 在计算机中为什么采用二进制数17

2.2 不同数制间数据的转换17

2.2.1 十进制整数转换为二进制整数17

2.2.2 十进制小数转换为二进制小数18

2.2.3 二进制数转换为十进制数19

2.2.4 任意两种进制数间的转换20

2.3 十进制数据编码21

2.3.1 有权码方案21

2.3.2 无权码方案22

2.4 字符编码23

2.4.1 ASCII字符编码24

2.4.2 EBCDIC码25

2.4.3 字符串25

2.5 汉字编码26

2.5.1 汉字输入码26

2.5.2 国标码与内码27

2.5.3 汉字输出码28

2.6 机器数及其编码30

2.6.1 定点小数编码31

2.6.2 定点整数编码34

2.6.3 浮点数编码36

2.7 数据校验码38

2.7.1 奇偶校验码39

2.7.2 海明校验码40

2.7.3 循环冗余校验码42

习题45

第3章 运算方法与运算器47

3.1 定点加减法运算47

3.1.1 补码加减法运算48

3.1.2 溢出的产生及判别49

3.1.3 全加器与加法装置50

3.2 定点乘法运算55

3.2.1 一位原码乘法55

3.2.2 两位原码乘法57

3.3 定点除法运算60

3.3.1 原码恢复余数除法60

3.3.2 加减交替法除法63

3.4 逻辑运算65

3.4.1 逻辑乘法66

3.4.2 逻辑加法66

3.4.3 求反操作66

3.4.4 异或运算67

3.5 位片结构定点运算器67

3.5.1 位片运算器电路Am 290168

3.5.2 先行进位电路Am 290271

3.5.3 多片Am 2901组成的位片结构运算器72

3.6 浮点加减法运算74

3.6.1 运算规则及算法74

3.6.2 浮点加减法运算流程76

3.6.3 浮点加减法装置及流水线结构运算器77

3.7 浮点乘除法运算79

3.7.1 浮点乘法79

3.7.2 浮点除法80

习题82

第4章 指令系统85

4.1 指令格式85

4.1.1 指令字86

4.1.2 指令操作码及其扩展技术88

4.1.3 地址码与数据字长89

4.2 寻址方式90

4.2.1 存储器寻址方式90

4.2.2 寄存器寻址方式93

4.2.3 立即数寻址方式95

4.2.4 堆栈寻址方式95

4.3 指令类型97

4.3.1 按操作数据类型分类97

4.3.2 按指令功能分类98

4.4 小型机指令系统举例99

4.4.1 PDP-11计算机简介99

4.4.2 单操作数指令100

4.4.3 双操作数指令102

4.5 大型机指令系统举例103

4.5.1 IBM 360/370计算机简介103

4.5.2 指令格式104

4.5.3 指令举例106

4.6 微型机指令系统举例107

4.6.1 IBM PC计算机及Pentium Ⅳ处理器简介107

4.6.2 Intel 8086指令格式108

4.6.3 Intel 8086指令的寻址方式110

4.6.4 8086指令系统112

4.7 机器语言与汇编语言113

4.7.1 Intel 8086汇编标记与运算符113

4.7.2 汇编语句114

4.8 精简指令系统计算机115

4.8.1 MIPS指令格式116

4.8.2 MIPS指令分类117

习题119

第5章 存储系统121

5.1 存储器的基本特性121

5.1.1 主存储器的特性121

5.1.2 辅助存储器的特性122

5.1.3 主存储器的主要技术指标122

5.2 半导体存储器的基本记忆单元123

5.2.1 随机存储器的记忆单元123

5.2.2 只读存储器的记忆单元125

5.2.3 闪速存储器127

5.3 主存储器的组成和工作原理127

5.3.1 主存储器概述127

5.3.2 RAM集成电路128

5.3.3 半导体存储器的组成130

5.3.4 存储器控制132

5.3.5 存储器读写时序134

5.4 高速存储器135

5.4.1 新型RAM芯片技术136

5.4.2 并行存储结构137

5.4.3 高速缓冲存储器及分级存储体系138

5.5 高速缓冲存储器139

5.5.1 高速缓冲存储器（Cache）工作原理139

5.5.2 高速缓冲存储器组织140

5.6 虚拟存储器144

5.6.1 基本原理144

5.6.2 页式虚拟存储器145

5.6.3 段式虚拟存储器146

5.6.4 段页式虚拟存储器148

5.7 存储保护148

5.7.1 存储区保护148

5.7.2 访问方式保护150

习题150

第6章 控制器152

6.1 指令执行过程152

6.2 控制器的功能和组成153

6.2.1 控制器的功能153

6.2.2 控制器的基本组成155

6.3 处理器总线及数据通路159

6.3.1 ALU为中心的数据通路160

6.3.2 单内总线CPU结构160

6.4 组合逻辑控制器162

6.4.1 组合逻辑控制器的特征162

6.4.2 组合逻辑控制器设计原理162

6.4.3 可编程序逻辑阵列控制器167

6.5 微程序控制器168

6.5.1 微程序设计的基本原理168

6.5.2 微指令方案170

6.5.3 微程序设计的基本问题172

6.6 微程序的顺序控制174

6.6.1 后继微地址的增量方式174

6.6.2 后继微地址的断定方式176

6.6.3 顺序控制部件——Am 2910177

6.7 微程序设计举例180

6.7.1 指令流程图180

6.7.2 微程序控制器逻辑图181

6.7.3 微程序编码181

6.8 指令流水线结构183

习题185

第7章 外围设备186

7.1 外围设备的种类和特性186

7.1.1 外围设备的分类186

7.1.2 外围设备工作的特性188

7.2 常用输入设备189

7.2.1 键盘189

7.2.2 鼠标190

7.2.3 扫描仪191

7.3 显示设备192

7.3.1 显示设备的分类和基本概念192

7.3.2 字符显示器194

7.4 打印装置197

7.4.1 点阵式打印机197

7.4.2 激光打印机198

7.4.3 喷墨打印机199

7.4.4 汉字的显示与打印200

7.5 外存储器201

7.5.1 存储原理和记录方式201

7.5.2 磁盘存储器206

7.5.3 软磁盘存储器211

7.5.4 磁带存储器216

7.5.5 磁盘阵列219

7.6 光盘存储器220

7.7 通信设备222

7.7.1 调制解调器222

7.7.2 模／数与数／模转换装置223

习题225

第8章 输入输出系统与控制227

8.1 系统总线227

8.1.1 系统总线结构227

8.1.2 总线控制方式229

8.1.3 总线通信方式231

8.2 微机总线232

8.2.1 S-100总线233

8.2.2 STD总线233

8.2.3 IBM PC总线233

8.2 4 ISA总线233

8.2 5 EISA总线234

8.2 6 RS-232C总线234

8.2 7 IEEE-488总线236

8.2 8 IDE磁盘接口237

8.2 9 SCSI总线237

8.2.10 PCI总线238

8.2.11 串行总线（USB）239

8.3 基本I/O接口组成和工作原理243

8.3.1 设备选择电路243

8.3.2 数据缓冲寄存器243

8.3.3 设备工作状态244

8.3.4 传输中断的请求与屏蔽244

8.4 输入输出控制方式245

8.4.1 程序查询方式246

8.4.2 程序中断方式247

8.4.3 直接存储器访问方式248

8.4.4 输入输出处理机方式249

8.5 中断系统250

8 5.1 为什么要设置中断251

8 5.2 CPU响应中断的条件252

8 5.3 中断周期254

8 5.4 优先排队器及编码电路255

8 5.5 中断处理过程258

8 5.6 中断级及中断嵌套259

8.6 DMA控制方式261

8.6.1 DMA基本概念261

8.6.2 DMA的工作方式262

8.6.3 DMA控制器的组成262

8.6.4 DMA数据传送过程263

8.6.5 通用DMA接口Intel 8257264

8.7 通用并行接口268

8.7.1 分类268

8.7.2 基本的并行接口电路269

8.7.3 可编程序并行接口270

8.8 串行通信与通用串行接口275

8.8.1 串行通信方式276

8.8.2 可编程序串行接口276

习题282

第9章 计算机发展展望284

9.1 计算机发展史上的重大事件284

9.2 中国计算机事业发展中重大事件288

9.3 并行处理技术进展289

9.3.1 超标量处理机290

9.3.2 超流水线处理机291

9.3.3 大规模并行处理系统MPP293

9.4 智能计算机进展293

9.4.1 数据流计算机294

9.4.2 数据库机与知识库机294

9.5 分布式计算机系统与机群系统295

9.5.1 分布式计算机系统295

9.5.2 计算机支持的协同工作296

9.5.3 机群系统（Cluster）296

9.6 计算机网络296

9.7 多媒体计算机297

参考文献298