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第一章　概论1

1.1　计算机发展简史1

1.2 电子数字计算机的基本组成3

1.2.1　电子计算机的分类3

1.2.2　存储程序概念4

1.2.3　计算机的基本组成5

1.3　计算机系统的组成5

1.3.1　硬件与软件5

1.3.2　计算机系统的层次结构6

1.3.3　计算机系统的硬件组成7

1.3.4　计算机系统的软件组成9

1.4　计算机的特点与性能指标10

1.4.1　计算机的特点10

1.4.2　计算机的性能指标10

1.5　计算机的应用11

思考题13

第二章　运算方法和运算器14

2.1 数的表示14

2.1.1　带符号数的表示14

2.1.2　数的定点与浮点表示16

2.2　定点补码加减法运算19

2.2.1　补码运算基础20

2.2.2　变形补码21

2.2.3　定点补码加法运算22

2.2.4　定点补码减法运算23

2.3　定点乘法运算24

2.3.1　原码一位乘法24

2.3.2　补码一位乘法26

2.4　定点除法运算29

2.4.1　原码一位除法29

2.4.2　补码一位除法33

2.5　浮点四则运算36

2.5.1　浮点加减法运算36

2.5.2　浮点乘法运算39

2.5.3　浮点除法运算39

2.6　算术逻辑运算基本部件40

2.6.1　二进制加法器40

2.6.2　串行加法器与并行加法器42

2.6.3 并行加法器的进位链43

2.6.4　算术逻辑运算部件47

习题51

第三章　指令系统与寻址方式53

3.1　指令格式53

3.1.1　指令字长度53

3.1.2　操作码54

3.1.3　地址部分55

3.2　寻址方式57

3.2.1　立即寻址57

3.2.2　直接寻址58

3.2.3　寄存器直接寻址58

3.2.4　间接寻址58

3.2.5　寄存器间接寻址60

3.2.6　变址寻址60

3.2.7　基址寻址61

3.2.8　相对寻址62

3.2.9　基址变址寻址62

3.2.10　变址间接寻址63

3.3　指令系统的要求及指令分类63

3.3.1　对指令系统的要求63

3.3.2　指令分类及指令功能64

习题70

第四章　控制器原理72

4.1　控制器概述72

4.1.1　控制器的基本功能及组成72

4.1.2　控制方式75

4.1.3　顺序方式与重叠方式78

4.1.4　控制器的组成方式80

4.2　中央处理器结构81

4.2.1　寄存器的设置81

4.2.2　CPU内部数据通道82

4.3　单总线结构的操作过程84

4.3.1　从主存储器中取一个字的信息84

4.3.2　把一个字写入存储器85

4.3.3　寄存器间的传送85

4.3.4　执行算术或逻辑操作85

4.3.5　寄存器选通86

4.3.6　指令的执行过程87

4.4　组合逻辑控制器原理89

4.4.1 组成概述89

4.4.2　设计举例89

4.4.3　PLD控制逻辑95

4.5　微程序控制的基本概念100

4.6　微指令的编码方法103

4.7　微指令地址的形成105

4.7.1　初始微地址的形成105

4.7.2　后继微地址的形成106

4.8　微程序设计108

4.8.1　微程序流程图108

4.8.2　微程序设计举例110

4.9　具有下地址域的微指令113

4.10　串行和并行微程序设计118

4.10.1　串行微程序设计118

4.10.2　并行微程序设计119

习题119

第五章　存储系统121

5.1　概述121

5.1.1　存储器的分类121

5.1.2　主存储器的组成及数据传送122

5.1.3　存储器的主要性能指标124

5.1.4　存储系统的层次结构125

5.2　半导体随机存储器127

5.2.1　半导体存储电路127

5.2.2　存储器芯片的组织129

5.2.3　半导体随机存储器136

5.3　半导体只读存储器140

5.3.1　ROM和PROM只读存储器141

5.3.2　可擦除可编程只读存储器（EPROM）141

5.3.3　电擦除可编程的只读存储器（E2PROM）142

5.3.4　闪烁存储器145

5.4　相联存储器148

5.5　存储器系统组织149

5.5.1　多模块交叉存储技术149

5.5.2　双端口存储器151

5.5.3　高速缓冲存储器153

5.5.4　虚拟存储器158

习题164

第六章　辅助存储器166

6.1　磁表面存储器原理166

6.1.1　磁记录原理166

6.1.2　磁记录方式167

6.2　磁盘存储器169

6.2.1　磁盘存储器的分类和基本组成169

6.2.2　硬磁盘存储器170

6.2.3　软磁盘存储器173

6.3　磁带存储器174

6.4　光盘存储器176

6.4.1　光盘存储器类型176

6.4.2　光盘存取原理176

6.4.3　光盘存储器组成177

习题179

第七章　输入输出设备180

7.1　输入输出设备概述180

7.2　打印设备180

7.2.1　概述180

7.2.2　击打式活字打印机181

7.2.3　针式打印机182

7.2.4　激光打印机186

7.2.5　喷墨式打印机187

7.3　显示器188

7.3.1　CRT工作原理188

7.3.2　字符发生器190

7.3.3　字符显示器组成193

7.3.4 IBM PC显示系统194

7.4　键盘195

7.4.1　全编码键盘196

7.4.2　非编码键盘196

习题198

第八章　主机与外设的信息交换199

8.1　总线结构199

8.1.1　单总线与双总线结构200

8.1.2　外围设备与主机之间的连接201

8.1.3　总线举例202

8.2　接口的基本功能和类型203

8.2.1　接口的基本功能203

8.2.2　接口的类型204

8.3　主机与外围设备间的信息传送方式205

8.3.1　直接程序传送方式205

8.3.2　程序中断传送方式207

8.3.3　直接存储器存取（DMA）传送方式208

8.3.4　通道控制方式209

8.4　中断系统209

8.4.1　中断的基本概念210

8.4.2　中断的基本类型211

8.4.3　中断源的建立和中断信号的传递211

8.4.4　中断的判优排队213

8.4.5　中断的开放与屏蔽216

8.4.6　中断响应217

8.4.7　中断处理218

8.4.8　外围接口中的中断控制逻辑220

8.4.9　中断传送过程221

8.5　直接存储器存取（DMA）方式223

8.5.1 DMA接口的组成224

8.5.2 DMA控制器的功能224

8.5.3 DMA操作步骤225

8.5.4 DMA传送方式举例——软盘接口226

8.6 通道控制方式226

8.6.1 概述227

8.6.2　通道类型228

8.6.3　通道控制字229

8.6.4　通道程序232

8.6.5　输入输出指令233

8.6.6　通道的工作过程234

8.7　单总线异步通信操作和接口236

8.7.1 单总线异步数据传送过程236

8.7.2　并行和串行接口238

习题241

第九章 计算机硬件结构的发展243

9.1　流水线组织243

9.1.1　工作原理243

9.1.2　流水线中的数据相关、程序转移和中断244

9.2　并行处理结构245

9.2.1　并行处理结构的主要形式245

9.2.2　Transputer并行处理机246

9.3　精简指令系统计算机——RISC249

9.3.1 RISC发展和特点249

9.3.2 RISC的指令系统249

9.3.3 RISC硬件结构250

9.3.4 RISC编译系统252

9.3.5 RISC技术展望254

思考题255

附录 图形符号说明256

参考文献260