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第1章 概论1

1.1电子计算机与存储程序控制1

1.1.1电子计算机的发展1

1.1.2存储程序的概念2

1.2计算机的硬件组成3

1.2.1计算机的主要部件3

1.2.2计算机的总线结构（小型、微型机的典型结构）4

1.2.3大型、中型机的典型结构5

1.2.4不同对象观察到的计算机硬件系统6

1.3计算机系统7

1.3.1硬件与软件的关系7

1.3.2系列机和软件兼容8

1.3.3 计算机系统的多层次结构8

1.3.4实际机器和虚拟机器9

1.4计算机的工作过程和主要性能指标9

1.4.2计算机的主要性能指标10

1.4.1 计算机的工作过程10

习题12

第2章 计算机中数据信息的表示13

2.1进位计数制13

2.1.1进位计数制的基本概念13

2.1.2计算机中常用的进位计数制14

2.1.3各种数制间的相互转换16

2.2.1无符号数和带符号数18

2.2数值数据的编码表示18

2.2.2原码表示法19

2.2.3补码表示法19

2.2.4反码表示法21

2.2.5三种机器数的比较与转换21

2.3数的定点表示与浮点表示23

2.3.1定点表示法23

2.3.2浮点表示法24

2.3.3浮点数阶码的移码表示法27

2.3.4定点／浮点表示法与定点／浮点计算机28

2.3.5浮点数尾数的基值29

2.3.6实用浮点数举例30

2.4非数值数据的表示32

2.4.1字符和字符串的表示方法32

2.4.2汉字的表示方法34

2.4.3统一代码（Unicode）36

2.5十进制数和数串的表示36

2.5.1 十进制数的编码（二一十进制编码）37

2.5.2 十进制数串39

2.6现代微机系统中的数据表示举例40

2.7数据校验码42

2.7.1奇偶校验码42

2.7.2海明校验码44

2.7.3循环冗余校验码47

习题49

3.1组合逻辑电路52

3.1.1编码器52

第3章 计算机中的逻辑部件52

3.1.2译码器53

3.1.3数据选择器与数据分配器56

3.2时序逻辑电路58

3.2.1寄存器58

3.2.2移位寄存器58

3.3总线电路59

3.3.1三态门59

3.2.3计数器59

3.3.2单向和双向总线电路60

3.4可编程逻辑器件（PLD）61

3.4.1专用集成电路61

3.4.2可编程逻辑器件62

3.4.3高密度可编程逻辑器件65

习题66

第4章 指令系统67

4.1指令格式67

4.1.1机器指令的基本格式67

4.1.2指令的地址码结构68

4.1.3指令的操作码70

4.2寻址技术72

4.2.1编址方式72

4.2.2数据寻址和指令寻址73

4.2.3基本的数据寻址方式73

4.2.4变型或组合寻址方式79

4.3堆栈与堆栈操作80

4.3.1堆栈结构80

4.3.2堆栈操作82

4.4指令类型82

4.4.1数据传送类指令82

4.4.2运算类指令83

4.4.3程序控制类指令84

4.4.4输入／输出类指令86

4.4.5 80X86指令系统举例86

4.5.1对指令系统的基本要求89

4.5指令系统的发展89

4.5.2从复杂指令系统到精简90

指令系统90

习题90

第5章 运算方法和运算器94

5.1定点加减运算94

5.1.1原码加减运算94

5.1.2补码加减运算94

5.2.1溢出的产生96

5.2补码的溢出判断与检测方法96

5.2.2溢出的检测方法97

5.3带符号数的移位和舍入操作98

5.3.1带符号数的移位操作99

5.3.2移位功能的实现99

5.3.3带符号数的舍入操作100

5.4基本算术运算的实现100

5.4.1加法器101

5.4.2进位的产生和传递102

5.4.3并行加法器的快速进位103

5.4.4补码定点加减运算的实现105

5.5定点乘法运算106

5.5.1原码一位乘法106

5.5.2补码一位乘法108

5.5.3补码两位乘法111

5.5.4阵列乘法器112

5.6定点除法运算113

5.6.1原码除法运算114

5.6.2补码除法运算117

5.6.3阵列除法器119

5.7规格化浮点运算120

5.7.1浮点加减运算120

5.7.2浮点乘除运算123

5.7.3浮点运算器的实现124

5.8十进制整数的加法运算124

5.8.1一位十进制加法运算124

5.8.2十进制加法器126

5.8.3多位十进制加法127

5.9逻辑运算与实现128

5.10运算器的基本组成与实例129

5.10.1运算器结构129

5.10.2 ALU举例131

5.10.3浮点运算器举例134

习题135

6.1.1存储器分类137

6.1存储系统的组成137

第6章 主存储器与存储系统137

6.1.2存储系统层次结构139

6.2主存储器的组织140

6.2.1主存储器的基本结构140

6.2.2主存储器的存储单元140

6.2.3主存储器的主要技术指标141

6.2.4数据在主存中的存放142

6.3.1 RAM记忆单元电路143

6.3半导体随机存储器和只读存储器143

6.3.2动态RAM的刷新145

6.3.3 RAM芯片分析148

6.3.4半导体只读存储器（ROM）151

6.3.5半导体存储器的封装153

6.4主存储器的连接与控制154

6.4.1 主存容量的扩展154

6.4.2存储芯片的地址分配和片选156

6.4.3主存储器和CPU的连接159

6.4.4 主存的校验160

6.4.5 PC系列微机的存储器接口160

6.5 RAM芯片读写速度的发展164

6.5.1 RAM与CPU速度的匹配164

6.5.2 FPM DRAM165

6.5.3 EDO DRAM165

6.5.5 DDR SDRAM166

6.5.4 SDRAM（同步DRAM）166

6.5.6 Rambus DRAM167

6.6提高存储系统性能的技术167

6.6.1多体交叉存储技术167

6.6.2高速缓冲存储器169

6.6.3虚拟存储器174

习题176

7.1.1 CPU的功能179

7.1中央处理器的功能和组成179

第7章 CPU组织179

7.1.2 CPU中的主要寄存器180

7.1.3 CPU的组成181

7.1.4 CPU的主要技术参数182

7.1.5 Intel微处理器的发展183

7.2控制器的组成和实现方法185

7.2.1控制器的基本组成185

7.2.2控制器的硬件实现方法187

7.3.1时序系统188

7.3时序系统与控制方式188

7.3.2控制方式190

7.3.3指令运行的基本过程191

7.3.4指令的微操作序列192

7.4微程序控制原理194

7.4.1微程序控制的基本概念194

7.4.2微指令编码法195

7.4.3微程序控制器的组成和工作过程197

7.4.4微程序入口地址的形成198

7.4.5后继微地址的形成199

7.4.6微程序设计200

7.5基本控制单元的设计203

7.5.1简单的CPU模型203

7.5.2组合逻辑控制单元设计205

7.5.3微程序控制单元设计209

习题211

8.1.1磁介质存储器的读／写215

第8章 辅助存储器215

8.1磁介质存储器的性能和原理215

8.1.2磁介质存储器的技术指标216

8.1.3数字磁记录方式217

8.1.4磁记录方式的性能特点219

8.1.5几种编码方式的比较220

8.2磁介质存储设备222

8.2.1硬盘存储器的基本结构与分类222

8.2.2硬盘驱动器222

8.2.3硬盘的信息分布和磁盘地址223

8.2.4硬盘存储器的技术参数224

8.2.5硬盘控制逻辑226

8.2.6硬盘的分区域记录227

8.2.7软磁盘存储器228

8.3磁盘阵列（RAID）229

8.3.1 RAID简介229

8.3.2 RAID的分级230

8.4.1光盘存储器的类型231

8.4光盘存储器231

8.4.2光盘存储器的组成及工作原理232

8.4.3光盘驱动器233

8.4.4DVD234

8.5新型辅助存储器235

8.5.1大容量可移动存储器235

8.5.2闪存卡和USB电子盘237

习题239

第9章 输入／输出设备241

9.1外部设备概述241

9.1.1外部设备的分类241

9.1.2外部设备的地位和作用242

9.2键盘输入设备242

9.2.1键开关与键盘类型243

9.2.2键盘扫描243

9.2.3 PC系列键盘244

9.3.1鼠标器247

9.3其他输入设备247

9.3.2其他定位设备248

9.3.3扫描仪248

9.4打印输出设备250

9.4.1打印机概述250

9.4.2打印机的主要性能指标251

9.4.3针式打印机的工作原理………（252 ）254

9.4.4喷墨打印机的工作原理254

9.4.5激光打印机的工作原理255

9.5显示设备256

9.5.1显示器概述256

9.5.2 CRT显示器257

9.5.3字符显示器的工作原理260

9.5.4图形显示器的工作原理263

9.5.5 LCD显示器265

9.5.6视频显示标准266

习题267

10.1.2接口的功能和基本组成269

10.1.1输入／输出接口269

第10章 输入／输出系统269

10.1主机与外设的连接269

10.1.3外设的识别与端口寻址271

10.1.4输入／输出信息传送控制方式273

10.2程序查询方式及其接口274

10.2.1程序查询方式274

10.2.2程序查询方式接口275

10.3中断系统和程序中断方式278

10.3.1中断的基本概念278

10.3.2中断请求的提出和传送280

10.3.3中断优先级与判优方法281

10.3.4中断响应283

10.3.5进入中断服务程序284

10.3.6中断现场的保护和恢复286

10.3.7多重中断与中断屏蔽287

10.3.8中断全过程290

10.3.9程序中断接口291

10.4 DMA方式及其接口292

10.4.1 DMA方式的基本概念292

10.4.2 DMA接口293

10.4.3 DMA传送方法与传送过程296

10.5通道控制方式298

10.5.1通道的基本概念298

10.5.2通道的类型与结构299

10.5.3通道程序302

10.5.4通道工作过程304

10.6总线技术305

10.6.1总线通信控制305

10.6.2总线管理306

10.6.3总线类型和总线标准308

10.6.4 I/O接口标准311

习题314

参考文献317