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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 2901 83

4.5.2 先行进位电路Am 2902 86

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Am2910 193

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USB 258

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 8257 282

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MPP 311

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