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第1章 计算机系统概论1

1.1计算机的硬件系统1

冯·诺依曼计算机1

计算机硬件组成2

1.2计算机的软件系统3

系统软件3

应用软件5

计算机系统的层次结构6

1.3计算机系统的发展与应用6

计算机的发展简史6

计算机的分类9

计算机的应用领域11

1.4现代计算机设计技术13

精简指令集计算机13

嵌入式计算机14

本章小结16

习题116

第2章 计算机的逻辑部件19

2.1数字逻辑与数字电路19

逻辑代数的基本知识19

常见的门电路20

2.2常用的组合逻辑电路设计22

加法器22

译码器设计25

移位寄存器28

计数器设计30

2.3 EDA技术32

EDA技术简介32

EDA技术应用33

2.4硬件描述语言V HDL34

VHDL语言程序格式35

V HDL语言的应用37

2.5实例解析38

本章小结40

习题240

第3章 运算方法和运算部件42

3.1数字化信息编码42

数字化信息编码的概念42

二进制编码和码制转换43

3.2常用的数据表示47

真值与机器数47

机器码47

定点数和浮点数48

3.3二进制数值数据的编码与运算算法49

原码、反码和补码49

补码加减法运算规则50

补码加减法运算部件51

定点原码一位乘法运算52

定点原码一位乘法运算部件54

定点补码一位乘法运算54

定点原码一位除法运算56

定点补码一位除法运算58

定点运算部件59

3.4浮点数与浮点运算器61

浮点数描述61

浮点数的加减法运算64

浮点数的乘法运算67

3.5数据校验码68

奇偶校验码69

海明校验码70

循环冗余校验码74

3.6实例解析77

本章小结79

习题379

第4章 存储系统82

4.1计算机存储系统组织方式82

4.2半导体存储器芯片介绍83

SRAM芯片的结构和工作原理84

DRAM芯片的结构和工作原理86

ROM的结构和原理87

相联存储器89

4.3主存储系统89

位扩展90

字扩展91

字位扩展95

4.4高速缓冲存储器Cache96

Cache基本原理96

地址映像97

替换策略及更新策略99

4.5虚拟存储系统100

页式存储系统100

段式虚拟存储109

段页式虚拟存储111

4.6外存设备与磁盘阵列技术113

外存设备概述113

磁盘设备的组成与运行原理114

光盘设备的组成与运行原理116

磁盘阵列技术与容错支持116

4.7实例解析118

本章小结119

习题4119

第5章 指令系统121

5.1指令系统概述121

5.2指令格式122

操作码123

地址码123

5.3操作数的存储及其寻址方式124

操作数的类型124

操作数存储方式125

数据的寻址方式126

5.4指令系统功能设计129

常见指令类型129

指令系统设计思想131

指令系统举例133

5.5指令系统的发展140

5.6实例解析141

本章小结143

习题5143

第6章 中央处理器145

6.1 CPU的功能和构成145

CPU的功能145

CPU的主要寄存器146

CPU的组成147

CPU的主要技术参数148

6.2控制器149

控制器的功能149

控制器的组成150

控制器的实现方式151

6.3指令周期153

指令周期的基本概念153

非访存指令周期154

访存指令周期156

控制指令周期157

6.4微程序控制器158

微程序控制器的基本概念158

微程序控制器的组成160

微程序控制器的设计技术161

微指令格式163

6.5组合逻辑控制器166

组合逻辑控制器的基本结构166

组合逻辑控制器的设计原理167

组合逻辑控制器和微程序控制器的比较167

6.6流水线技术168

基本概念168

访存冲突和相关处理171

6.7实例解析172

本章小结174

习题6175

第7章 总线178

7.1总线的基本概念与特性178

总线的概念178

总线的特性179

7.2总线分类与结构180

总线分类180

总线结构181

总线结构举例184

7.3总线标准185

标准总线简介185

PCI总线186

PCI-Express总线189

7.4总线判优控制190

链式查询方式190

计数器定时查询方式190

独立请求方式191

7.5总线数据通信192

同步通信192

异步通信194

半同步通信194

分离式通信195

7.6外部总线接口196

7.7实例解析198

本章小结199

习题7199

第8章 输入／输出系统202

8.1 I／O系统202

I／O系统概述202

I／O系统组成204

8.2计算机I／O方式205

程序查询方式205

中断方式206

DMA方式209

8.3 I／O设备215

I／O设备概述215

显示器216

打印机221

键盘225

8.4实例解析227

本章小结228

习题8228

第9章 微程序控制计算机的设计232

9.1微程序控制计算机概述232

设计要求与目标232

计算机硬件设计232

9.2指令系统设计238

指令类型238

设计指令执行流程240

9.3微程序设计241

微程序控制器242

微程序设计242

9.4编写源程序246

指令机器码246

机器程序设计实例246

本章小结247

习题9247

第10章 实训249

实训一 运算器249

实训二 存储器256

实训三 微控制器实验259

实训四 基本模型机设计与实现267

参考文献272