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第1章 计算机系统概述1

1.1计算机的发展历程1

1.2计算机的组成与结构3

1.2.1计算机硬件3

1.2.2计算机软件5

1.2.3计算机系统的层次结构6

1.3计算机的基本工作原理7

1.4计算机系统的分类及应用8

1.4.1计算机系统的分类8

1.4.2计算机系统的应用12

1.5计算机系统的性能指标13

习题114

第2章 计算机的逻辑部件15

2.1逻辑代数基础15

2.1.1基本逻辑运算15

2.1.2逻辑函数及其表示方法15

2.1.3逻辑代数的基本公式17

2.2逻辑函数的化简18

2.2.1代数化简法18

2.2.2卡诺图化简法19

2.3计算机中常用的组合逻辑电路20

2.3.1基本逻辑门电路20

2.3.2译码器21

2.3.3数据选择器22

2.4时序逻辑电路22

2.4.1触发器22

2.4.2寄存器和移位寄存器25

2.4.3计数器27

2.5可编程逻辑器件PLD28

2.5.1 PLD及其特点28

2.5.2 PLD器件基础29

2.5.3常用PLD器件简介30

习题234

第3章 运算方法和运算器35

3.1数制与信息的编码表示35

3.1.1进位计数制及其相互转换35

3.1.2数值型数据的编码表示37

3.1.3十进制数的二进制编码表示41

3.1.4非数值型数据的编码表示43

3.2数的定点和浮点表示45

3.2.1数的定点表示45

3.2.2数的浮点表示46

3.3定点数的加减运算47

3.3.1补码定点数的加减运算47

3.3.2补码加减运算的实现电路49

3.4定点数的乘除运算50

3.4.1原码一位乘法50

3.4.2补码一位乘法51

3.4.3原码一位除法53

3.4.4补码一位除法56

3.5浮点数的运算方法57

3.6运算器的基本组成与结构60

3.6.1运算器的基本组成60

3.6.2算术逻辑运算单元60

3.6.3定点运算器的结构66

3.6.4浮点运算器的结构67

3.7数据校验码69

3.7.1奇偶校验码70

3.7.2海明校验码70

3.7.3循环冗余校验码72

习题374

第4章 主存储器与存储系统76

4.1存储器基本概念76

4.1.1存储器的分类76

4.1.2主存储器的主要技术指标77

4.1.3存储器的组成和数据存放77

4.1.4存储系统的层次结构78

4.2半导体存储器的结构和原理79

4.2.1随机存储器RAM79

4.2.2只读存储器ROM82

4.2.3存储器与CPU的连接83

4.3高速存储器87

4.3.1双端口存储器87

4.3.2多体交叉存储器88

4.3.3相联存储器89

4.4 Cache存储器90

4.4.1 Cache基本结构和工作原理90

4.4.2 Cache存储器的地址映像92

4.4.3 Cache中主存块的替换算法95

4.4.4 Cache写策略96

4.5虚拟存储器96

4.5.1虚拟存储器的基本概念97

4.5.2主存-Cache系统与主存-外存系统的差别97

4.5.3虚拟存储器管理方式98

习题4100

第5章 指令系统102

5.1指令格式102

5.1.1指令的结构102

5.1.2指令的操作码102

5.1.3指令的地址码104

5.1.4指令长度105

5.2寻址方式105

5.2.1指令寻址方式105

5.2.2操作数寻址方式106

5.3指令类型109

5.4指令系统的分类113

5.4.1复杂指令系统CISC113

5.4.2精简指令系统RISC116

习题5118

第6章 中央处理器120

6.1控制器的组成和基本原理120

6.1.1控制器的功能120

6.1.2控制器的基本组成120

6.1.3控制器的时序系统122

6.1.4控制器的实现方法123

6.2指令的执行过程123

6.2.1控制器的基本电路123

6.2.2指令执行的基本过程123

6.2.3指令执行的微操作序列124

6.3微程序控制器126

6.3.1微程序控制的基本概念126

6.3.2实现微程序控制的基本原理126

6.3.3微指令编码法129

6.3.4微程序流的控制130

6.3.5微指令格式及执行方式133

6.3.6微程序设计举例134

6.4硬布线控制器138

6.4.1硬布线控制器的设计步骤138

6.4.2硬布线控制器的设计139

6.4.3硬布线控制器与微程序控制器的比较141

6.5控制器的控制方式141

习题6142

第7章 总线技术144

7.1总线概述144

7.1.1总线的基本概念和种类144

7.1.2总线标准及性能指标144

7.2总线仲裁方式145

7.2.1集中总线仲裁方式145

7.2.2分布总线仲裁方式146

7.3总线数据传输过程和传输方式147

7.3.1总线数据传输过程147

7.3.2总线数据传输方式147

7.4常用标准总线简介149

7.4.1内部总线149

7.4.2外部总线150

习题7151

第8章 输入/输出系统152

8.1输入/输出系统概述152

8.1.1输入/输出系统的组成152

8.1.2 CPU与I/O接口之间的信息152

8.2 I/O端口的编址方式及数据传送方式153

8.2.1 I/O端口的编址方式153

8.2.2 CPU与外设之间的数据传送方式154

8.3程序直接控制方式155

8.3.1无条件方式155

8.3.2条件查询方式155

8.4中断控制方式156

8.4.1中断概述156

8.4.2中断的优先级及优先级的判定158

8.4.3中断响应与中断处理159

8.4.4中断嵌套与中断屏蔽160

8.4.5中断接口的基本结构161

8.5 DMA方式162

8.5.1 DMA的特点162

8.5.2 DMA的传送方式162

8.5.3 DMA控制器的基本结构163

8.5.4 DMA的数据传送过程164

8.6通道控制方式164

8.6.1通道概述165

8.6.2通道的分类165

8.6.3通道结构的发展166

习题8167

第9章 微型计算机原理及接口技术168

9.1 16位及32位微处理器168

9.1.1 16位微处理器8086168

9.1.2 32位微处理器Pentium174

9.2 8086的中断177

9.2.1 8086的中断概述177

9.2.2中断控制器8259A179

9.3串/并行接口185

9.3.1串行通信和并行通信185

9.3.2可编程并行接口8255A186

9.3.3可编程串行接口8251 A189

9.4计数器/定时器接口193

9.4.1计数器/定时器概述193

9.4.2可编程计数器/定时器8253194

9.5数/模和模/数转换198

9.5.1数/模转换器198

9.5.2模/数转换器201

习题9203

第10章 外部设备205

10.1外部设备概述205

10.1.1外部设备的分类205

10.1.2外部设备的作用206

10.2输入设备206

10.2.1键盘206

10.2.2鼠标207

10.2.3触摸屏207

10.2.4读卡器209

10.2.5扫描仪209

10.3输出设备210

10.3.1显示器210

10.3.2打印机211

10.4磁表面存储器213

10.4.1存储原理与记录方式213

10.4.2硬磁盘存储器的组成与分类215

10.4.3磁表面存储器的技术指标218

10.5光盘存储器219

10.5.1光盘的分类及特点219

10.5.2光盘存储器的主要性能指标220

10.5.3 CD-ROM系统221

习题10223

第11章 计算机系统结构224

11.1计算机系统结构的基本概念224

11.1.1计算机系统结构、组成与实现224

11.1.2提高计算机系统性能的原则和手段225

11.1.3系统结构中的并行性225

11.2流水与指令级并行处理器226

11.2.1重叠方式与先行控制226

11.2.2流水方式227

11.2.3指令级并行处理器231

11.3向量处理器与阵列处理器233

11.3.1向量处理器234

11.3.2阵列处理器236

11.4多处理器系统239

11.4.1多处理器的特点239

11.4.2多处理器的硬件结构240

11.4.3多处理器的互连形式241

11.4.4多处理器Cache的一致性242

11.4.5多处理器的操作系统243

11.5其他计算机结构245

习题11247

参考文献248