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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13

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14

1.7.5 人工智能14

习题14

第2章 布尔代数与逻辑电路15

2.1 布尔代数基本逻辑运算15

2.1.1 “与”逻辑15

2.1.2 “或”逻辑16

2.1.3 “非”逻辑16

2.2 布尔代数的基本公式16

2.2.1 基本公式16

2.2.2 三个重要规则17

2.3 逻辑函数及其表示方法18

2.3.1 逻辑函数18

2.3.2 逻辑函数表示法18

2.3.3 逻辑函数化简19

2.4 基本逻辑电路20

2.4.1 门电路21

2.4.2 触发器22

2.5 基本逻辑部件24

2.5.1 寄存器24

2.5.2 计数器25

2.5.3 译码器26

2.5.4 多路数据选择器27

习题28

第3章 数据表示30

3.1 计数制30

3.1.1 十进制计数制30

3.1.2 二进制计数制31

3.1.3 R进制计数制31

3.1.4 在计算机中为什么采用二进制数32

3.2 不同数制间数据的转换33

3.2.1 十进制整数转换为二进制整数33

3.2.2 十进制小数转换为二进制小数34

3.2.3 二进制数转换为十进制数35

3.2.4 任意两种进制数间的转换35

3.3 十进制数据编码36

3.3.1 有权码方案37

3.3.2 无权码方案38

3.4 字符编码39

3.4.1 ASCII字符编码39

3.4.2 EBCDIC码40

3.4.3 字符串40

3.5 汉字编码41

3.5.1 汉字输入码41

3.5.2 国标码与内码42

3.5.3 汉字输出码44

3.6 机器数及其编码45

3.6.1 定点小数编码46

3.6.2 定点整数编码49

3.6.3 浮点数编码51

3.7 数据校验码53

3.7.1 奇偶校验码54

3.7.2 海明校验码55

3.7.3 循环冗余校验码57

习题60

第4章 运算方法与运算器62

4.1 定点加减法运算62

4.1.1 补码加减法运算63

4.1.2 溢出的产生及判别64

4.1.3 全加器与加法装置65

4.2 定点乘法运算70

4.2.1 一位原码乘法70

4.2.2 两位原码乘法72

4.3 定点除法运算75

4.3.1 原码恢复余数除法75

4.3.2 加减交替法除法78

4.4 逻辑运算80

4.4.1 逻辑乘法81

4.4.2 逻辑加法81

4.4.3 求反操作81

4.4.4 异或运算82

4.5 位片结构定点运算器82

4.5.1 位片运算器电路Am 290183

4.5.2 先行进位电路Am 290286

4.5.3 多片Am 2901组成的位片结构运算器87

4.6 浮点加减法运算89

4.6.1 运算规则及算法89

4.6.2 浮点加减法运算流程91

4.6.3 浮点加减法装置及流水线结构运算器93

4.7 浮点乘除法运算94

4.7.1 浮点乘法94

4.7.2 浮点除法96

习题98

第5章 指令系统100

5.1 指令格式100

5.1.1 指令字101

5.1.2 指令操作码及其扩展技术103

5.1.3 地址码与数据字长104

5.2 寻址方式105

5.2.1 存储器寻址方式105

5.2.2 寄存器寻址方式108

5.2.3 立即数寻址方式110

5.2.4 堆栈寻址方式110

5.3 指令类型112

5.3.1 按操作数据类型分类112

5.3.2 按指令功能分类113

5.4 小型机指令系统举例114

5.4.1 PDP-11计算机简介114

5.4.2 单操作数指令114

5.4.3 双操作数指令117

5.5 大型机指令系统举例118

5.5.1 IBM 360/370计算机简介118

5.5.2 指令格式119

5.5.3 指令举例121

5.6 微型机指令系统举例122

5.6.1 IBM PC计算机及PentiumⅣ处理器简介122

5.6.2 Intel 8086指令格式123

5.6.3 Intel 8086指令的寻址方式125

5.6.4 8086指令系统127

5.7 机器语言与汇编语言128

5.7.1 Intel 8086汇编标记与运算符128

5.7.2 汇编语句129

5.8 汇编语言程序设计和上机调试130

5.8.1 一般程序的设计步骤130

5.8.2 汇编语言程序的调试与运行131

5.9 精简指令系统计算机132

5.9.1 MIPS指令格式133

5.9.2 MIPS指令分类134

习题136

第6章 存储系统138

6.1 存储器的基本特性138

6.1.1 主存储器的特性138

6.1.2 辅助存储器的特性139

6.1.3 主存储器的主要技术指标139

6.2 半导体存储器的基本记忆单元140

6.2.1 随机存储器的记忆单元140

6.2.2 只读存储器的记忆单元142

6.2.3 闪速存储器144

6.3 主存储器的组成和工作原理144

6.3.1 主存储器概述144

6.3.2 RAM集成电路145

6.3.3 半导体存储器的组成147

6.3.4 存储器控制149

6.3.5 存储器读写时序151

6.4 高速存储器152

6.4.1 新型RAM芯片技术153

6.4.2 并行存储结构154

6.4.3 高速缓冲存储器及分级存储体系155

6.5 高速缓冲存储器156

6.5.1 高速缓冲存储器工作原理156

6.5.2 高速缓冲存储器组织157

6.6 虚拟存储器161

6.6.1 基本原理161

6.6.2 页式虚拟存储器162

6.6.3 段式虚拟存储器163

6.6.4 段页式虚拟存储器165

6.7 存储保护165

6.7.1 存储区保护165

6.7.2 访问方式保护167

习题167

第7章 控制器169

7.1 指令执行过程169

7.2 控制器的功能和组成170

7.2.1 控制器的功能170

7.2.2 控制器的基本组成171

7.3 处理器总线及数据通路176

7.3.1 ALU为中心的数据通路177

7.3.2 单内总线CPU结构177

7.4 组合逻辑控制器179

7.4.1 组合逻辑控制器的特征179

7.4.2 组合逻辑控制器设计原理179

7.4.3 可编程序逻辑阵列控制器183

7.5 微程序控制器184

7.5.1 微程序设计的基本原理184

7.5.2 微指令方案187

7.5.3 微程序设计的基本问题189

7.6 微程序的顺序控制191

7.6.1 后继微地址的增量方式191

7.6.2 后继微地址的断定方式192

7.6.3 顺序控制部件Am2910193

7.7 微程序设计举例197

7.7.1 指令流程图197

7.7.2 微程序控制器逻辑图197

7.7.3 微程序编码198

7.8 指令流水线结构199

习题201

第8章 外围设备203

8.1 外围设备的种类和特性203

8.1.1 外围设备的分类203

8.1.2 外围设备工作的特性204

8.2 常用输入设备205

8.2.1 键盘206

8.2.2 鼠标207

8.2.3 扫描仪208

8.3 显示设备209

8.3.1 显示设备的分类和基本概念209

8.3.2 字符显示器211

8.4 打印装置214

8.4.1 点阵式打印机214

8.4.2 激光打印机215

8.4.3 喷墨打印机216

8.4.4 汉字的显示与打印217

8.5 磁表面外存储器218

8.5.1 存储原理和记录方式218

8.5.2 磁盘存储器223

8.5.3 软磁盘存储器228

8.5.4 磁带存储器233

8.5.5 磁盘阵列236

8.6 光盘存储器237

8.7 固态盘239

8.7.1 固态盘的分类及特点239

8.7.2 基本结构240

8.8 通信设备240

8.8.1 调制解调器240

8.8.2 模／数与数／模转换装置241

习题243

第9章 输入输出系统与控制245

9.1 系统总线245

9.1.1 系统总线结构245

9.1.2 总线控制方式247

9.1.3 总线通信方式249

9.2 微机总线250

9.2.1 S-100总线251

9.2.2 STD总线251

9.2.3 IBM PC总线251

9.2.4 ISA总线251

9.2.5 EISA总线252

9.2.6 RS-232C总线253

9.2.7 IEEE-488总线254

9.2.8 IDE磁盘接口255

9.2.9 SCSI总线255

9.2.10 PCI总线257

9.2.11 串行总线USB258

9.3 基本I/O接口组成和工作原理261

9.3.1 设备选择电路261

9.3.2 数据缓冲寄存器262

9.3.3 设备工作状态262

9.3.4 传输中断的请求与屏蔽263

9.4 输入输出控制方式264

9.4.1 程序查询方式264

9.4.2 程序中断方式265

9.4.3 直接存储器访问方式266

9.4.4 输入输出处理机方式267

9.5 中断系统269

9.5.1 为什么要设置中断269

9.5.2 CPU响应中断的条件271

9.5.3 中断周期272

9.5.4 优先排队器及编码电路273

9.5.5 中断处理过程276

9.5.6 中断级及中断嵌套277

9.6 DMA控制方式279

9.6.1 DMA基本概念279

9.6.2 DMA的工作方式280

9.6.3 DMA控制器的组成280

9.6.4 DMA数据传送过程281

9.6.5 通用DMA接口Intel 8257282

9.7 通用并行接口286

9.7.1 分类286

9.7.2 基本的并行接口电路287

9.7.3 可编程序并行接口288

9.8 串行通信与通用串行接口293

9.8.1 串行通信方式294

9.8.2 可编程序串行接口294

习题300

第10章 计算机发展展望302

10.1 计算机发展史上的重大事件302

10.2 中国计算机事业发展中重大事件306

10.3 并行处理技术进展308

10.3.1 超标量处理机308

10.3.2 超流水线处理机309

10.3.3 大规模并行处理系统MPP311

10.4 智能计算机进展311

10.4.1 数据流计算机312

10.4.2 数据库机与知识库机313

10.5 分布式计算机系统与机群系统313

10.5.1 分布式计算机系统313

10.5.2 计算机支持的协同工作314

10.5.3 机群系统（Cluster）314

10.6 计算机网络315

10.7 多媒体计算机315

参考文献316