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第1章 概述 1

1.1 计算机的概念 1

1.1.1 计算机定义和特性 1

1.1.2 计算机的分类 1

1.1.3 计算机的应用 2

1.2 计算机的发展历程 2

1.3 计算机的组成与结构 3

1.3.1 计算机系统的基本组成 3

1.3.2 计算机系统的层次结构 6

1.4 实验设计 8

1.4.1 PC机的硬件组成 8

1.4.2 AEDK实验机的硬件组成 8

1.4.3 EL实验机的硬件组成 10

习题1 12

第2章 数据的表示 13

2.1 计算机中的基本逻辑电路 13

2.2 数值数据的编码表示 16

2.2.1 数制及数制转换 16

2.2.2 机器数编码表示 20

2.2.3 机器数表示形式的变换 27

2.2.4 十进制数的二进制编码表示 28

2.3 非数值数据的编码表示 29

2.3.1 逻辑数据 29

2.3.2 西文字符 30

2.3.3 汉字字符 30

2.3.4 多媒体信息 31

2.4 数据校验码 32

2.4.1 奇偶校验码 32

2.4.2 海明校验码 33

2.4.3 循环冗余校验码 36

2.5 实验设计 38

2.5.1 PC机中的寄存器组 38

2.5.2 AEDK实验机的寄存器组 39

2.5.3 EL实验机的寄存器组 46

习题2 48

第3章 运算器与运算方法 50

3.1 加法器 50

3.1.1 半加器与全加器 50

3.1.2 串行进位与并行进位 51

3.1.3 算术逻辑运算部件 54

3.2 定点加、减法运算 58

3.2.1 原码定点加、减法 58

3.2.2 补码定点加、减法 59

3.2.3 溢出及检测 59

3.2.4 补码加减法运算器 60

3.3 定点乘法运算 61

3.3.1 原码一位乘法 62

3.3.2 原码两位乘法 64

3.3.3 补码一位乘法 65

3.3.4 补码两位乘法 67

3.3.5 阵列乘法器 68

3.4 定点除法运算 69

3.4.1 原码除法运算 69

3.4.2 补码除法运算 72

3.4.3 阵列除法器 72

3.5 浮点运算 73

3.5.1 浮点加、减法运算 74

3.5.2 浮点乘、除法运算 75

3.6 十进制数的加、减法运算 75

3.7 实验设计 78

3.7.1 PC机中的运算器 78

3.7.2 AEDK实验机的运算器 79

3.7.3 EL实验机的运算器 83

习题3 85

第4章 存储系统 86

4.1 存储器概述 86

4.1.1 存储器的主要性能指标 86

4.1.2 存储器分类 86

4.2 半导体读写存储器 87

4.2.1 半导体基本存储单元 88

4.2.2 半导体RAM芯片 90

4.2.3 用存储芯片构成主存储器 92

4.3 半导体只读存储器 97

4.3.1 掩模只读存储器（Masked ROM） 97

4.3.2 可编程ROM（PROM） 98

4.3.3 可擦除和编程的ROM（EPROM） 98

4.3.4 电擦除电改写只读存储器（EEPROM） 99

4.4 高速缓冲存储器 100

4.4.1 工作原理 100

4.4.2 映像方式 101

4.4.3 替换算法 106

4.5 虚拟存储器 107

4.5.1 虚拟存储器的概念 107

4.5.2 虚拟存储器的基本管理方法 107

4.6 辅助存储器 109

4.6.1 磁表面存储器 109

4.6.2 光盘存储器 110

4.7 实验设计 112

4.7.1 PC机中的存储器 112

4.7.2 AEDK实验机的存储器 115

4.7.3 EL实验机的存储器 117

习题4 118

第5章 指令系统 120

5.1 指令格式 120

5.1.1 指令的格式 120

5.1.2 寻址方式 121

5.1.3 指令类型 122

5.2 指令编码 123

5.3 指令格式设计 125

5.4 指令的执行 127

5.4.1 指令部件 127

5.4.2 指令的执行方式 127

5.5 CISC和RISC 128

5.6 实验设计 129

5.6.1 PC机的指令系统 129

5.6.2 AEDK实验机的指令系统 130

5.6.3 EL实验机的指令系统 134

习题5 137

第6章 中央处理器 139

6.1 中央处理器的结构与功能 139

6.1.1 中央处理器的功能 139

6.1.2 中央处理器的基本结构 139

6.1.3 中央处理器的控制流程 141

6.1.4 中央处理器的时序控制方式 142

6.2 指令执行过程 142

6.3 控制器的设计 146

6.3.1 组合逻辑控制器 146

6.3.2 PLA控制 148

6.3.3 微程序控制器 148

6.4 实验设计 161

6.4.1 PC机中程序的执行 161

6.4.2 AEDK实验机的控制器 162

6.4.3 EL实验机的控制器 164

习题6 171

第7章 输入输出系统 173

7.1 总线与接口标准 173

7.1.1 总线的分类 173

7.1.2 总线的主要性能参数 174

7.1.3 总线特征 174

7.1.4 总线操作和传送控制 174

7.1.5 常见总线标准 176

7.2 输入输出接口 180

7.2.1 接口的功能 180

7.2.2 接口的分类 180

7.2.3 接口的组成结构 181

7.2.4 CPU与I/O接口之间的数据交换方式 182

7.3 外部设备 184

7.3.1 常用输入设备 184

7.3.2 常用输出设备 185

7.4 实验设计 187

习题7 188

参考文献 189