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第一章　概论1

1.1　计算机的分类及应用1

1.1.1　计算机的分类1

1.1.2　数字电子计算机的应用2

1.2　计算机的硬件组成4

1.3　硬件功能的逻辑化和信息表示的数字化7

1.4　存储程序与冯·诺依曼体制8

1.5　计算机系统的层次结构10

1.6　硬、软件界面与逻辑上的等价12

1.7　计算机系统硬件结构组织12

习题15

第二章 运算方法和运算器16

2.1　概述16

2.2　信息的表示方法17

2.2.1　数制及其相互转换17

2.2.2　数值型数据的表示方法17

2.2.3　字符与字符串的表示方法20

2.2.4　汉字的表示方法21

2.3　算术逻辑运算基础23

2.3.1　补码加、减法23

2.3.2　溢出的概念及判别逻辑24

2.3.3　移位操作及舍入处理25

2.3.4　逻辑运算28

2.4　算术逻辑运算部件28

2.4.1　全加器28

2.4.2　并行加法器及进位链结构29

2.4.3　ALU单元及多位ALU部件32

2.4.4　十进制加法器35

2.5　定点乘法运算36

2.5.1　串行乘法器与并行乘法器36

2.5.2　不带符号的阵列乘法器37

2.5.3　带符号的阵列乘法器39

2.5.4　直接补码并行乘法41

2.6　定点除法运算44

2.6.1　原码除法的算法原理44

2.6.2　并行除法器45

2.7　定点运算器的组成48

2.7.1　CPU内部数据总线48

2.7.2　定点运算器的基本结构49

2.8　浮点运算方法51

2.8.1　浮点加减运算51

2.8.2　浮点乘除运算54

2.9　浮点运算器56

2.10.1　流水线技术原理58

2.10　流水线浮点运算器58

2.10.2　采用流水线技术的浮点加法运算器59

习题60

第三章　存储系统62

3.1　概述62

3.1.1　存储系统的层次结构62

3.1.2　物理存储器与虚拟存储器64

3.1.3　存储原理及存储器分类65

3.1.4　存储器的存取方式67

3.2.1　SRAM存储单元与芯片70

3.2　半导体存储单元与存储芯片70

3.2.2　MOS型DRAM存储单元与芯片77

3.2.3　EPROM芯片83

3.2.4　闪速存储器芯片84

3.3　主存储器组织86

3.3.1　主存储器的逻辑结构与设计87

3.3.2　DRAM的刷新91

3.3.3　主存储器与CPU的连接93

3.3.4　主存储器的校验方法95

3.4　磁表面存储原理97

3.4.1　记录介质与磁头98

3.4.2　磁记录编码方式100

3.4.3　磁表面存储器的校验方法103

3.5　磁盘存储器105

3.5.1　软盘存储器106

3.5.2　硬盘存储器109

3.5.3　磁盘子系统的组成112

3.6　光盘存储器115

3.7　提高存储器系统性能的技术117

3.7.1　双端口存储器118

3.7.2　多模块交叉存储器118

3.7.3　相联存储器120

3.7.4　高速缓冲存储器（Cache）122

3.7.5　虚拟存储器129

习题134

第四章　指令系统136

4.1　指令格式136

4.1.1　指令字长136

4.1.2　操作码137

4.1.3　地址码138

4.1.4　指令格式举例140

4.2　指令和数据的寻址方式141

4.2.1　指令的寻址方式141

4.2.2　操作数寻址方式142

4.2.3　寻址方式举例145

4.3.3　堆栈的设置146

4.3.2　堆栈的存取规则146

4.3.4　堆栈的工作方式146

4.3　堆栈及其操作146

4.3.1　堆栈的作用146

4.3.5　使用堆栈时应注意的问题148

4.4　指令的功能及分类148

4.4.1　概述148

4.4.2　数据传送类指令148

4.4.3　输入／输出指令149

4.4.4　算术运算类指令150

4.4.5　逻辑运算类指令150

4.4.6　程序转移控制类指令150

4.4.7　处理机控制类指令151

4.5.1　RISC技术的由来152

4.4.8　其他指令152

4.5　RISC技术152

4.5.2　RISC技术的主要内容153

习题154

第五章　中央处理器156

5.1　CPU的组成157

5.1.1　运算部件157

5.1.2　寄存器158

5.1.3　总线160

5.1.4　时序系统161

5.1.5　微操作命令产生部件162

5.1.6　CPU内部数据通路结构163

5.2　主机与外围设备间的数据通路165

5.3　主机与外围设备间信息传送的控制方式166

5.3.1　直接程序传送方式166

5.3.2　程序中断方式166

5.3.3　直接存储器存取（DMA）方式169

5.4　时序控制方式与时序系统171

5.4.1　时序控制方式171

5.4.2　指令序列间的衔接方式173

5.4.3　同步控制方式下的时序系统174

5.5　组合逻辑控制器设计176

5.5.1　基本机器总体结构177

5.5.2　指令系统设置180

5.5.3　时序系统划分183

5.5.4　拟定指令流程图与操作时间表185

5.5.5　组合逻辑控制器的设计193

5.5.6　组合逻辑控制器的缺点及其改进194

5.6　微程序控制器194

5.6.1　微程序控制器相关的术语与概念195

5.6.2　微程序控制器原理197

5.6.3　微命令编码方式202

5.6.4　微地址的形成方法203

5.6.5　微指令格式206

5.6.6　微程序技术的特点及应用207

5.7.1　Intel 8086/8088 CPU209

5.7　典型CPU简介209

5.7.2　Intel 80386/80486 CPU213

5.8　流水CPU217

5.8.1　并行处理技术217

5.8.2　流水CPU的组成结构217

5.8.3　流水线技术中需解决的主要问题219

5.8.4　奔腾CPU221

习题222

第六章　输入／输出设备224

6.1　概述224

6.1.1　I/O设备分类及说明224

6.1.2　I/O设备与主机间的信息交换格式225

6.1.3　调用I/O设备的层次226

6.2　键盘227

6.2.1　键盘的类型227

6.2.2　扫描式键盘227

6.3　显示设备230

6.3.1　概述230

6.3.2　显示方式及常见显示规格231

6.3.3　光栅扫描成像基本原理233

6.3.4　屏幕显示与显示缓存间的对应关系235

6.4　打印设备237

6.4.1　概述237

6.4.2　点阵打印机238

6.4.3　激光打印机240

习题241

第七章　输入／输出系统243

7.1　概述243

7.1.1　主机与外围设备间的连接模式与组织管理243

7.1.2　总线类型与总线标准245

7.1.3　接口的功能及分类246

7.2　系统总线248

7.2.1　系统总线的分类及功能说明248

7.2.2　总线操作与时序249

7.3.1　简单程序传送控制方式250

7.3.2　查询方式250

7.3　直接程序控制方式250

7.4 中断方式251

7.4.1　有关中断的各种概念252

7.4.2 中断方式的典型应用253

7.4.3　中断过程253

7.4.4　程序中断方式的基本接口260

7.5　DMA方式261

7.5.1　基本概念261

7.5.2　DMA方式的实现过程262

7.5.3　DMA控制器及接口方式263

习题264

参考文献266