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1　计算机系统概论 1

1.1　计算机的分类及应用 1

1.1.1　计算机的分类 3

1.1.2　计算机的应用 6

1.2　计算机的硬件 8

1.2.1　计算机硬件的基本构成 8

1.2.2　计算机硬件的主要技术指标 11

1.2.3　计算机的工作过程 13

1.3　计算机的软件 14

1.3.1　计算机软件的组成与分类 15

1.3.2　程序设计语言及其编译 16

1.4　计算机系统的层次结构 17

1.4.1　多级组成的计算机系统 17

1.4.2　计算机软件与硬件的逻辑等价性 19

思考与练习1 20

2　数据编码与数字逻辑 22

2.1　数据与文字的编码 22

2.1.1　进位计数制与数制转换 23

2.1.2　数值数据的表示 27

2.1.3　非数值数据的表示 33

2.2　逻辑代数与逻辑电路 37

2.2.1　逻辑代数 37

2.2.2　逻辑电路 40

2.2.3　加法器 43

2.2.4　寄存器 43

2.2.5　计数器 45

思考与练习2 47

3　运算方法和运算器 49

3.1　定点数加减运算 49

3.1.1　原码加减法运算 49

3.1.2　补码加减法运算及溢出判别 51

3.1.3　反码加减法运算 54

3.1.4　二进制加法器 55

3.2　定点数乘除法运算 57

3.2.1　原码一位乘法 58

3.2.2　补码一位乘法 60

3.2.3　定点数除法运算 62

3.3　定点运算器的组成与结构 65

3.3.1　逻辑运算与移位操作 66

3.3.2　多功能算术／逻辑运算单元（ALU） 68

3.3.3　运算器与其他部件的关系 69

思考与练习3 70

4　指令系统与控制器 72

4.1　计算机的指令系统 72

4.1.1　指令的一般格式 73

4.1.2　指令字长度 75

4.1.3　指令助记符 76

4.2　操作数的存储及其寻址方法 76

4.2.1　操作数的类型及其存储方式 76

4.2.2　数据的寻址方式 79

4.3　指令系统 86

4.3.1　设计指令格式应考虑的各种因素 86

4.3.2　指令类型 86

4.3.3　精简指令集计算机和复杂指令集计算机 89

4.4　控制器的功能 90

4.4.1　指令周期及指令的执行过程 90

4.4.2　控制器的功能简介 92

4.5　控制器的设计 93

4.5.1　组合逻辑设计 93

4.5.2　微程序设计 99

思考与练习4 107

5　存储器与存储系统 109

5.1　概述 109

5.1.1　存储器的分类 110

5.1.2　存储器的层次结构 111

5.2　主存储器 112

5.2.1　半导体存储器芯片简介 113

5.2.2　半导体随机存储器 115

5.2.3　半导体只读存储器 117

5.2.4　存储器的扩展 119

5.2.5　提高访存速度的措施 124

5.3　高速缓冲存储器（Cache） 125

5.3.1 Cache的功能与基本原理 125

5.3.2 Cache—主存地址映像 127

5.3.3　替换策略及更新策略 129

5.4　虚拟存储器 131

5.4.1　虚拟存储器的基本概念 131

5.4.2　页式虚拟存储器 132

5.4.3　段式虚拟存储器 133

5.4.4　段页式虚拟存储器 133

5.4.5　替换算法 134

5.5　辅助存储器 135

5.5.1　磁盘存储器 136

5.5.2　光盘存储器 138

5.5.3　移动存储器—U盘 140

思考与练习5 141

6　系统总线 145

6.1　总线的基本概念 145

6.1.1　总线的分类 145

6.1.2　总线的信息传输方式 146

6.1.3　总线的通信同步方式 149

6.2　总线控制 151

6.2.1　链式查询方式 152

6.2.2　计数器定时查询方式 152

6.2.3　独立请求方式 153

6.3　总线接口 154

6.3.1　串行总线接口 155

6.3.2　并行总线接口 158

思考与练习6 160

7　外设与输入输出系统 164

7.1　概述 164

7.1.1　输入输出系统的组成 164

7.1.2 I/O设备与主机的联系方式 165

7.1.3 I/O设备与主机信息传送的控制方式 165

7.2　外部设备 167

7.2.1　输入设备 167

7.2.2　输出设备 169

7.2.3　多媒体技术 173

7.3 I/O接口 174

7.3.1　接口的功能 174

7.3.2　接口的类型 175

7.4　程序查询方式 175

7.4.1　程序查询流程 175

7.4.2　程序查询方式的接口电路 176

7.5　程序中断方式 176

7.5.1　中断的基本概念 177

7.5.2　中断的类型与应用 178

7.5.3　中断请求与裁决 179

7.5.4　多重中断与中断屏蔽 180

7.5.5　中断响应的过程 180

7.5.6　中断输入输出接口 182

7.6　直接存储器存取方式 183

7.6.1　DMA方式的基本概念 183

7.6.2　DMA传送方式 183

7.6.3　基本的DMA控制器 184

7.7　通道方式 185

7.7.1　通道的类型 185

7.7.2　通道的功能 186

7.7.3　通道工作过程 187

思考与练习7 188

参考文献 191