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第1章 概论 1

1.1 计算机系统的概论 1

1.1.1 计算机的发展 1

1.1.2 计算机系统的层次结构 2

1.1.3 计算机组成和计算机体系结构 2

1.2 计算机硬件的组成 3

1.2.1 冯·诺依曼计算机的特点 3

1.2.2 计算机的主要部件 4

1.2.3 存储程序的工作方式 4

1.3 计算机系统的组织 5

1.3.1 硬件系统 5

1.3.2 软件系统 6

1.3.3 系统组成的多层次结构 7

1.3.4 硬件、软件的功能划分与逻辑上的等价 8

1.4 计算机的特点与性能指标 9

1.4.1 数字计算机的特点 9

1.4.2 计算机的主要性能指标 9

习题一 10

第2章 计算机中信息的表示 12

2.1 数值型数据的表示方法 12

2.1.1 进位计数制 12

2.1.2 不同数制之间数的转换 14

2.1.3 十进制数的编码 15

2.2 数的符号表示 16

2.2.1 原码表示法 17

2.2.2 补码表示法 17

2.2.3 反码表示法 18

2.2.4 移码表示法 19

2.3 机器数的定点表示与浮点表示 20

2.3.1 定点表示法 20

2.3.2 浮点表示法 21

2.3.3 定点数和浮点数的比较 22

2.3.4 IEEE 754标准 23

2.4 非数值数据的表示 24

2.4.1 ASCII码 24

2.4.2 汉字编码简介 25

习题二 26

第3章 运算方法和运算器 28

3.1 定点补码加减运算 28

3.1.1 补码加法 28

3.1.2 补码减法 29

3.1.3 溢出概念与检测方法 29

3.1.4 补码加减运算控制流程 30

3.2 加法器 31

3.2.1 全加器 31

3.2.2 十进制加法器 32

3.3 定点乘法运算 33

3.3.1 原码定点乘法 33

3.3.2 补码定点乘法 35

3.3.3 阵列乘法器 38

3.4 定点除法运算 39

3.4.1 原码除法 39

3.4.2 补码定点除法 42

3.5 定点运算器的组成与结构 44

3.5.1 逻辑运算 44

3.5.2 多功能算术逻辑部件（74181） 45

3.5.3 运算器数据通路 47

3.5.4 定点运算器的基本结构及组成 47

3.6 浮点运算方法和浮点运算器 48

3.6.1 浮点加减运算 48

3.6.2 浮点乘除运算 49

3.6.3 浮点运算流水线 51

习题三 52

第4章 存储器系统 53

4.1 存储器概述 53

4.1.1 存储器的分类 53

4.1.2 主存储器的组成和基本操作 54

4.1.3 存储的主要技术指标 55

4.1.4 存储器系统的层次结构 56

4.2 半导体存储器 57

4.2.1 半导体存储器的分类 57

4.2.2 随机存取存储器的结构及工作原理 59

4.2.3 只读存储器的结构及工作原理 74

4.2.4 半导体存储器的组成 76

4.3 并行主存储器 79

4.4 高速缓存 83

4.4.1 高速缓存的工作原理 83

4.4.2 高速缓存的地址映像与替换 85

4.5 虚拟存储器 88

4.5.1 虚拟存储器的基本概念 88

4.5.2 页式虚拟存储器 90

4.5.3 段式虚拟存储器 93

4.5.4 段页式虚拟存储器 93

4.6 存储保护 95

4.6.1 存储区域保护 95

4.6.2 访问方式保护 97

习题四 98

第5章 指令系统 101

5.1 指令的格式 101

5.1.1 操作码 101

5.1.2 地址码 103

5.2 寻址方式 104

5.2.1 数据的存放方式 104

5.2.2 常见寻址方式 104

5.3 指令的功能和类型 110

5.3.1 数据传送指令 110

5.3.2 算术运算指令 114

5.3.3 逻辑运算指令和移位指令 118

5.3.4 转移指令 121

5.3.5 串操作指令 125

5.3.6 处理器控制指令 128

5.3.7 中断指令 129

5.4 RISC 131

5.4.1 RISC的特点 131

5.4.2 RISC与CISC对比 132

习题五 133

第6章 中央处理器 135

6.1 中央处理器概述 135

6.1.1 CPU的基本组成 135

6.1.2 时序控制方式 137

6.1.3 控制器分类 138

6.1.4 CPU与外部设备的信息交换 139

6.2 中央处理器模型 139

6.2.1 CPU设计步骤 139

6.2.2 模型机的指令系统 141

6.2.3 模型机的组成与数据通路 142

6.3 组合逻辑控制方式 143

6.3.1 组合逻辑控制器时序系统 143

6.3.2 指令流程与操作时间表 144

6.3.3 微命令的综合与产生 145

6.4 微程序控制方式 146

6.4.1 微程序控制的基本原理 146

6.4.2 微指令的编码方式与微地址的形成方式 147

6.4.3 模型机微指令格式 148

6.4.4 模型机微程序设计 149

6.5 典型CPU简介 150

习题六 151

第7章 输入／输出设备 153

7.1 输入／输出设备概述 153

7.1.1 输入／输出设备的一般功能 153

7.1.2 输入／输出设备的类型 153

7.1.3 输入／输出设备与主机系统间的信息交换 155

7.2 键盘及接口 156

7.2.1 键盘的类型 156

7.2.2 键盘及接口电路 157

7.3 显示设备及接口 159

7.3.1 显示方式 159

7.3.2 成像原理 160

7.3.3 显示器的技术指标 164

7.3.4 显示适配器 165

7.4 打印设备及接口 166

7.4.1 打印机的性能指标 166

7.4.2 点阵针式打印机 167

7.4.3 激光式打印机 168

7.4.4 喷墨式打印机 169

7.4.5 打印机适配器 171

7.5 磁盘存储器及接口 171

7.5.1 磁表面存储器的存储原理 171

7.5.2 读／写原理 171

7.5.3 硬盘存储器 175

7.6 光盘存储器 178

7.6.1 光盘存储器的读／写原理 179

7.6.2 光盘存储器的特性 180

7.6.3 光盘驱动器 181

习题七 182

第8章 输入／输出系统 183

8.1 概述 183

8.1.1 主机与外部设备的连接模式 183

8.1.2 总线类型与总线标准 183

8.1.3 接口功能与接口分类 186

8.2 系统总线 188

8.2.1 总线的分类 188

8.2.2 总线的性能指标 189

8.2.3 总线的信息传输方式 190

8.2.4 总线结构 190

8.2.5 总线标准 192

8.3 直接程序传送方式与接口 194

8.4 中断方式与接口 195

8.4.1 中断方式基本概念 195

8.4.2 中断请求 196

8.4.3 中断判优 196

8.4.4 中断处理概述 197

8.5 DMA方式与接口 199

8.5.1 DMA方式基本概念 199

8.5.2 DMA控制器与接口的连接 200

8.5.3 DMA传送操作过程 200

习题八 201

参考文献 202

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