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第1章 计算机系统概述1

1.1 计算机系统的硬件与软件1

1.1.1 计算机硬件和软件的概念1

1.1.2 计算机的硬件2

1.1.3 计算机程序、指令和语言5

1.2 计算机系统的层次结构7

1.3 计算机的分类及其应用7

1.3.1 计算机的分类7

1.3.2 计算机的应用8

1.4 计算机的特点和主要性能指标10

1.4.1 计算机的特点10

1.4.2 计算机的性能指标12

1.5 电子计算机的发展13

1.5.1 电子计算机的发展历史13

1.5.2 微型计算机的发展15

1.5.3 计算机的发展趋势16

1.5.4 我国计算机产业的发展18

习题120

第2章 信息编码及在计算机中的表示22

2.1 信息的数字化编码22

2.2 进位计数制及其相互转换22

2.2.1 常用的进位计数制23

2.2.2 常用进位计数制间的相互转换24

2.3 非数值数据的表示27

2.3.1 字符数据的表示27

2.3.2 汉字编码29

2.4 数值数据的表示和运算34

2.4.1 机器数34

2.4.2 定点数的原码、反码、补码和移码38

2.4.3 定点数和浮点数41

2.4.4 十进制数的编码43

2.5 数据校验码47

2.5.1 码制的距离47

2.5.2 奇偶校验码47

2.5.3 汉明校验码48

2.5.4 循环冗余校验码50

习题252

第3章 计算机的基本器件55

3.1 逻辑代数与逻辑电路55

3.1.1 逻辑代数55

3.1.2 基本逻辑电路59

3.2 组合逻辑电路60

3.2.1 加法器60

3.2.2 算术逻辑单元62

3.2.3 译码器62

3.2.4 数据选择器63

3.3 时序逻辑电路64

3.3.1 触发器64

3.3.2 寄存器66

3.3.3 计数器68

3.4 总线缓冲器和总线控制器69

3.4.1 总线缓冲器69

3.4.2 总线控制器70

3.5 时钟发生器70

3.5.1 时钟发生器芯片8284介绍70

3.5.2 8284与CPU的连接71

习题372

第4章 机器数的运算方法及运算器74

4.1 机器数的加减运算及其实现74

4.1.1 原码加法74

4.1.2 补码加法75

4.1.3 减法运算78

4.1.4 补码加减运算线路的实现79

4.2 定点乘法及其实现80

4.2.1 原码一位乘法及其实现80

4.2.2 定点补码一位乘法及其实现82

4.2.3 原码两位乘法85

4.2.4 补码两位乘法86

4.3 定点除法及其实现88

4.3.1 定点原码除法88

4.3.2 定点补码除法91

4.4 浮点数的算术运算92

4.4.1 浮点数的补码加法运算92

4.4.2 浮点数的乘法运算93

4.4.3 浮点数的除法运算93

4.5 运算器的组成和结构94

4.5.1 算术逻辑单元ALU94

4.5.2 通用寄存器组96

4.5.3 状态寄存器97

4.5.4 数据通路97

4.5.5 运算器的基本结构100

4.5.6 运算器组成实例102

4.6 浮点运算器103

4.6.1 80387的主要性能103

4.6.2 80387的内部结构104

4.6.3 80387的硬件特性106

4.6.4 协处理器的工作方式107

习题4107

第5章 指令系统110

5.1 机器指令的格式110

5.1.1 指令的含义110

5.1.2 指令格式110

5.1.3 指令格式举例112

5.1.4 指令操作码的编码格式113

5.1.5 指令字长度与机器字长的关系114

5.1.6 指令助记符115

5.2 寻址方式115

5.2.1 寻址方式和有效地址的概念115

5.2.2 基本寻址方式116

5.2.3 寻址方式举例119

5.3 指令的种类120

5.3.1 数据传送类指令120

5.3.2 算术逻辑运算类指令122

5.3.3 字符串处理指令123

5.3.4 输入／输出（I/O）指令123

5.3.5 特权指令和陷阱指令124

5.3.6 转移指令124

5.3.7 子程序调用指令126

5.3.8 处理器控制指令126

5.4 指令的执行方式126

5.4.1 指令的顺序执行方式127

5.4.2 重叠执行方式127

5.4.3 流水线方式128

5.4.4 指令的执行过程128

5.5 精简指令系统计算机（RISC）的指令系统132

5.5.1 RISC的由来与发展132

5.5.2 RISC的特点132

5.5.3 RISC指令系统举例133

习题5135

第6章 计算机的存储系统139

6.1 存储器与存储系统概述139

6.1.1 存储器的作用139

6.1.2 存储器分类140

6.1.3 存储器的层次结构142

6.2 主存储器143

6.2.1 主存储器的性能技术指标143

6.2.2 随机存取存储器144

6.2.3 只读存储器157

6.3 并行主存储器161

6.4 高速缓冲存储器163

6.4.1 高速缓冲存储器的工作原理164

6.4.2 高速缓冲器的组织与管理166

6.5 虚拟存储器169

6.5.1 虚拟存储器的基本概念169

6.5.2 页式虚拟存储器170

6.5.3 段式虚拟存储器173

6.5.4 段页式虚拟存储器174

6.6 存储保护175

6.6.1 存储区域保护175

6.6.2 访问方式保护177

习题6178

第7章 中央处理器180

7.1 CPU的功能及组成180

7.1.1 CPU的功能180

7.1.2 CPU的组成180

7.1.3 CPU中的主要寄存器181

7.1.4 操作控制器和时序产生器183

7.2 指令周期184

7.2.1 指令周期的基本概念184

7.2.2 非访内指令的指令周期186

7.2.3 直接访内指令的指令周期188

7.2.4 间接访内指令的指令周期190

7.2.5 程序控制指令的指令周期192

7.3 组合逻辑控制器192

7.3.1 组合逻辑控制器原理192

7.3.2 组合逻辑控制器举例193

7.4 微程序控制器196

7.4.1 微程序控制器的基本原理196

7.4.2 微指令结构198

7.4.3 串／并行微程序控制203

7.4.4 动态微程序设计204

7.4.5 毫微程序设计204

7.5 门阵列控制器206

7.5.1 通用可编程逻辑器件206

7.5.2 门阵列控制器207

7.6 流水线处理器209

7.6.1 流水线原理209

7.6.2 流水线分类211

7.6.3 流水线中的相关问题212

7.7 RISC硬件结构214

7.7.1 RISC的特点215

7.7.2 RISC CPU215

7.7.3 RISC寄存器217

7.8 CPU的发展218

7.8.1 CPU采用的新技术218

7.8.2 CPU的新发展220

习题7225

第8章 总线结构227

8.1 总线概述227

8.1.1 总线原理227

8.1.2 总线结构类型228

8.1.3 总线的分类229

8.1.4 数据总线、地址总线和控制总线231

8.2 总线的组成232

8.2.1 总线驱动和三态门232

8.2.2 总线控制233

8.2.3 总线通信235

8.2.4 出错处理237

8.3 微机总线237

8.3.1 工业标准总线ISA237

8.3.2 微通道总线MCA238

8.3.3 扩充的工业标准总线EISA239

8.3.4 局部总线PCI239

8.3.5 AGP总线240

8.3.6 通用串行总线USB240

习题8242

第9章 外围设备244

9.1 外围设备概述244

9.1.1 什么是外围设备244

9.1.2 外围设备的分类和功能244

9.1.3 外围设备与主机系统的联系247

9.1.4 外围设备的发展方向248

9.2 输入设备249

9.2.1 键盘249

9.2.2 图形输入设备253

9.2.3 其他输入设备254

9.3 显示设备256

9.3.1 显示设备分类及显示技术的有关术语256

9.3.2 字符显示器258

9.3.3 图形显示器261

9.3.4 图像显示器263

9.4 打印机263

9.4.1 打印机的分类263

9.4.2 点阵针式打印机264

9.4.3 激光打印机267

9.4.4 喷墨打印机268

9.5 磁记录设备269

9.5.1 磁记录设备概述269

9.5.2 硬磁盘存储器273

9.5.3 软磁盘存储器277

9.5.4 磁带存储器280

9.6 光盘存储器282

9.6.1 概述282

9.6.2 光盘存储器的组成283

9.6.3 光盘工作原理283

9.7 移动存储设备284

9.7.1 移动存储设备的分类284

9.7.2 爱国者“迷你王”285

9.7.3 快闪存储器286

习题9287

第10章 输入／输出系统289

10.1 I/O系统概述289

10.1.1 I/O系统的功能与组成289

10.1.2 输入／输出设备的寻址方式290

10.1.3 输入／输出数据传输控制方式291

10.2 程序查询输入／输出方式292

10.2.1 程序查询方式的接口292

10.2.2 程序查询输入／输出方式292

10.3 程序中断输入／输出方式293

10.3.1 中断的基本概念293

10.3.2 中断方式的接口295

10.3.3 中断的响应和处理295

10.3.4 多级中断296

10.4 DMA方式298

10.4.1 DMA方式的基本概念298

10.4.2 DMA传送方式299

10.4.3 基本的DMA控制器300

10.4.4 DMA工作过程301

10.5 通道方式302

10.5.1 通道的作用和功能302

10.5.2 通道的种类303

10.5.3 通道的工作过程303

习题10304

第11章 计算机组成实验指南307

11.1 THJZ-1型计算机组成原理实验系统概述307

11.1.1 引言307

11.1.2 系统组成与特点307

11.1.3 系统通用电路简介308

11.1.4 系统控制信号定义及说明310

11.1.5 系统技术指标312

11.1.6 系统使用与初始化312

11.2 实验内容314

11.2.1 实验一 运算器组成实验314

11.2.2 实验二 存储器实验316

11.2.3 实验三 数据通路实验318

11.2.4 实验四 微程序控制实验319

11.2.5 实验五 计算机组成与指令周期实验322

11.3 集成电路说明及其他327

11.3.1 集成电路说明327

11.3.2 微指令代码表329

11.3.3 8位数据通路原理图329

参考文献332