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第一章 概论 1

1.1 计算机的基本概念 1

1.1.1 计算机与冯·诺依曼体制 1

1.1.2 信息的数字化表示 3

1.1.3 存储程序工作方式 7

1.2 计算机系统的组织 8

1.2.1 硬件系统 8

1.2.2 软件系统 13

1.2.3 系统组成的层次结构 15

1.3 计算机的特点与性能指标 18

1.3.1 计算机的主要特点 18

1.3.2 计算机的主要性能指标 19

1.4 计算机硬件系统模型 22

1.4.1 模型机系统的总体框架 22

1.4.2 模型机系统的组成特点 23

本章小结 23

思考与练习 23

第二章 计算机中的信息表示方法 25

2.1 数值型数据的表示方法 25

2.1.1 进位计数制 25

2.1.2 带符号数的表示 33

2.1.3 数的定点表示与浮点表示 38

2.2 字符的表示方法 44

2.2.1 ASCII码 44

2.2.2 汉字编码简介 46

2.3 指令信息的表示方法 47

2.3.1 指令格式 47

2.3.2 指令寻址方式 55

2.3.3 指令类型 74

2.3.4 指令系统举例 84

本章小结 87

思考与练习 87

第三章 CPU系统 90

3.1 概述 90

3.1.1 CPU的基本组成 90

3.1.2 控制器分类 97

3.1.3 时序控制方式 99

3.1.4 CPU与外部的信息交换 103

3.2 算术逻辑运算部件 113

3.2.1 加法单元 113

3.2.2 并行加法器与进位逻辑结构 114

3.2.3 多功能算术逻辑运算部件 117

3.2.4 运算器组织 122

3.3 运算方法 125

3.3.1 定点加减运算 125

3.3.2 定点乘法运算 132

3.3.3 定点除法运算 142

3.3.4 浮点四则运算 148

3.4 CPU模型 152

3.4.1 CPU设计步骤 152

3.4.2 模型机的指令系统 153

3.4.3 模型机的组成与数据通路 158

3.5 模型机的组合逻辑控制器 164

3.5.1 组合逻辑控制器时序系统 164

3.5.2 指令流程与操作时间表 167

3.5.3 微命令的综合与产生 180

3.5.4 组合逻辑控制方式的优缺点 181

3.6 模型机的微程序控制器 182

3.6.1 微程序控制的基本原理 182

3.6.2 微指令的编码方式与微地址的形成方式 184

3.6.3 模型机微指令格式 188

3.6.4 模型机微程序设计 191

3.7 典型CPU简介 200

3.7.1 Intel 8086/8088 200

3.7.2 Intel 80386/80486 205

3.7.3 Pentium微处理器 208

3.7.4 Alpha微处理器 211

3.7.5 Cray-1 213

3.7.6 Transputer 214

3.7.7 双核处理器 216

本章小结 218

思考与练习 219

第四章 存储系统 222

4.1 概述 222

4.1.1 存储系统的层次结构 223

4.1.2 存储器的分类 227

4.1.3 存储系统的主要性能指标 231

4.2 半导体存储原理及存储芯片 232

4.2.1 双极型存储单元与芯片 232

4.2.2 静态MOS存储单元与芯片 235

4.2.3 动态MOS存储单元与芯片 240

4.2.4 半导体只读存储器与芯片 246

4.3 主存的组织 252

4.3.1 主存设计的一般原则 252

4.3.2 主存的逻辑设计 254

4.3.3 主存与CPU、系统总线的连接 262

4.3.4 主存芯片技术 265

4.3.5 动态存储器的刷新 268

4.3.6 主存储器的校验 269

4.4 磁表面存储器的存储原理 272

4.4.1 记录介质与磁头 272

4.4.2 读写原理 274

4.4.3 磁记录方式 276

4.4.4 磁表面存储器的校验 280

4.5 提高存储系统性能的一些措施 285

4.5.1 高速缓冲存储器 286

4.5.2 虚拟存储器 290

4.5.3 双端口存储器 294

4.5.4 并行存储器 295

4.5.5 相联存储器 300

本章小结 301

思考与练习 302

第五章 输入输出设备 304

5.1 概述 304

5.1.1 输入输出设备的一般功能 304

5.1.2 输入输出设备的分类 305

5.1.3 输入输出设备与主机系统间的信息交换 308

5.2 键盘 310

5.2.1 按键的结构 311

5.2.2 硬件扫描键盘 312

5.2.3 软件扫描键盘 314

5.3 显示设备 318

5.3.1 概述 318

5.3.2 显示方式与显示规格 319

5.3.3 CRT显示器显示原理 321

5.3.4 LCD显示器显示原理 325

5.3.5 屏幕显示与显示缓存间的对应关系 328

5.4 打印设备 334

5.4.1 概述 334

5.4.2 打印机的相关性能指标 335

5.4.3 激光打印机 336

5.4.4 喷墨打印机 338

5.5 磁盘存储器 341

5.5.1 概述 341

5.5.2 软盘存储器 342

5.5.3 硬盘存储器 345

5.5.4 磁盘适配器 354

5.6 光盘存储器 357

5.6.1 概述 357

5.6.2 光盘的读写原理 358

5.6.3 光盘的特点 359

5.6.4 光盘驱动器 360

5.7 其他常用的输入输出设备 364

5.7.1 光学字符识别设备 364

5.7.2 图形图像输入设备 365

5.7.3 语音识别设备 366

5.7.4 条形码识别仪 367

本章小结 369

思考与练习 369

第六章 输入输出系统 371

6.1 概述 371

6.1.1 I/O系统组成 371

6.1.2 I/O接口逻辑 372

6.1.3 I/O系统连接模式 376

6.2 总线系统 379

6.2.1 总线概述 379

6.2.2 总线操作与控制 381

6.2.3 总线设计要素 383

6.2.4 PCI总线标准 384

6.2.5 模型机系统总线的信号组成 392

6.3 程序控制传送与接口 393

6.3.1 程序直接控制传送 393

6.3.2 程序查询控制传送 394

6.4 中断控制传送与接口 396

6.4.1 中断概念 396

6.4.2 中断逻辑 398

6.4.3 中断判优 400

6.4.4 中断处理 404

6.4.5 模型机中断接口与操作 406

6.5 DMA控制传送与接口 411

6.5.1 DMA概念与原理 411

6.5.2 DMA传送操作方式 412

6.5.3 模型机DMA传送接口 413

6.5.4 模型机DMA传送过程 416

本章小结 418

思考与练习 418

参考文献 420