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第1章 概论 1

1.1 计算机的分类 1

1.1.1 按信息处理特性分类 1

1.1.2 按计算机使用范围分类 3

1.1.3 按计算机的规模和处理能力分类 3

1.2 计算机的系统组成 4

1.2.1 计算机硬件系统 6

1.2.2 计算机软件系统 7

1.3 计算机系统层次结构 8

1.4 计算机主要技术指标 10

1.5 计算机的发展 11

小结 13

习题 14

第2章 计算机硬件基础 15

2.1 组合逻辑电路 15

2.1.1 逻辑门 15

2.1.2 逻辑代数的基本公式 15

2.1.3 逻辑函数的化简 17

2.2.1 加法器 19

2.2 组合逻辑电路实例 19

2.2.2 算数逻辑运算单ALU 22

2.2.3 译码器 25

2.2.4 多路选择器 26

2.3 时序逻辑电路 27

2.3.1 触发器 27

2.3.2 寄存器 28

2.3.3 移位寄存器 29

2.3.4 计数器 30

小结 34

习题 35

第3章 信息编码与数据表示 36

3.1 数值数据的表示 36

3.1.1 进位计数制 36

3.1.2 数据格式 40

3.1.3 定点机器数表示方法 41

3.1.4 浮点机器数表示方法 47

3.2 非数值数据的表示 50

3.2.1 字符编码 51

3.2.2 汉字编码 52

3.3.1 奇偶校验码 54

3.3 校验码 54

3.3.2 海明码 55

3.3.3 循环冗余校验码（CRC） 58

小结 60

习题 61

第4章 运算方法与运算器 63

4.1 定点数的加减运算及实现 63

4.1.1 补码加减运算及运算器 63

4.1.2 机器数的移位运算 67

4.1.3 移码加减运算与判溢 68

4.1.4 十进制加法运算 69

4.2 定点数的乘法运算及实现 70

4.2.1 原码乘法及实现 71

4.2.2 补码乘法及实现 77

4.2.3 阵列乘法器 83

4.3 定点数除法运算及实现 85

4.3.1 原码除法及实现 86

4.3.2 补码除法及实现 90

4.3.3 阵列除法器 94

4.4.1 定点运算器的组成 95

4.4 定点运算器的组成与结构 95

4.4.2 定点运算器的内部总线结构与通路 96

4.5 浮点运算及运算器 99

4.5.1 浮点加减运算 99

4.5.2 浮点乘除运算 102

4.5.3 浮点运算器 106

小结 107

习题 107

5.1.1 存储器分类 109

5.1 存储体系概述 109

第5章 存储体系 109

5.1.2 主存储器性能指标 110

5.1.3 存储器的层次结构 112

5.2 主存储器 112

5.2.1 随机读写存储器 114

5.2.2 只读存储器 124

5.2.3 高性能的主存储器 126

5.3 主存储器与CPU的连接 129

5.3.1 存储器芯片介绍 129

5.3.2 存储容量的扩展 130

5.3.3 主存储器与CPU的连接方法 132

5.4 高速存储器 138

5.4.1 双端口存储器 139

5.4.2 多体交叉存储器 141

5.4.3 相联存储器 143

5.5 高速缓冲存储器Cache 145

5.5.1 Cache的基本原理 145

5.5.2 主存与Cache的地址映射方式 147

5.5.3 替换算法 150

5.5.4 写策略 151

5.5.5 Cache的多层次设计 152

5.5.6 Pentium Ⅱ的Cache 154

5.6 虚拟存储器 156

5.7 外存储器 159

5.7.1 磁盘存储器 159

5.7.2 光盘存储器 161

5.7.3 闪存盘 162

5.8 存储保护 165

小结 166

习题 167

第6章 指令系统 169

6.1 指令格式 169

6.2 寻址方式 172

6.2.1 指令寻址 172

6.2.2 数据寻址 173

6.3 指令类型 177

6.4 指令系统的设计技术 179

6.4.2 操作码扩展技术 180

6.4.1 指令系统的要求 180

6.5 指令系统举例 181

6.5.1 Pentium指令系统 181

6.5.2 一种8位字长的指令系统设计 183

6.6 指令系统的发展 188

6.6.1 指令系统的发展演变 188

6.6.2 RISC的特点 189

小结 190

习题 190

7.1 控制器的组成及指令的执行 192

7.1.1 控制器的组成 192

第7章 控制器 192

7.1.2 指令的执行过程 194

7.1.3 指令周期 199

7.2 控制方式和时序的产生 200

7.2.1 控制方式 200

7.2.2 时序脉冲发生器和启停控制 201

7.3 微程序控制器 202

7.3.1 微程序控制的基本概念 203

7.3.2 微程序控制的基本原理 203

7.3.3 微程序控制器的组成 208

7.3.4 微程序设计技术 209

7.4 微程序控制器及其微程序设计举例 220

7.4.1 微程序控制器组成实例 221

7.4.2 模型机微程序设计 226

7.5 硬布线控制器 231

7.5.1 时序系统 232

7.5.2 硬布线控制器的结构 234

7.5.3 硬布线控制器的设计方法 235

7.5.4 硬布线控制器与微程序控制器的比较 237

7.6 流水线基本工作原理 237

7.7.1 Pentium Ⅱ CPU的技术性能 239

7.7 Pentium Ⅱ CPU 239

7.7.2 Pentium Ⅱ的内部结构及工作原理 240

小结 242

习题 243

第8章 输入输出系统 246

8.1 概述 246

8.1.1 输入输出系统的构成 246

8.1.2 外设与CPU的连接 247

8.1.3 I/O指令格式 248

8.2.1 I/O接口的功能 249

8.2 输入输出接口 249

8.2.2 I/O接口的组成 250

8.3 主机与外设交换信息的方式 251

8.3.1 程序查询方式 251

8.3.2 程序中断方式 252

8.3.3 直接存储器访问（DMA）方式 253

8.3.4 通道方式 254

8.3.5 输入输出处理机（IOP）方式 254

小结 254

习题 255