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第1章 计算机系统概论1

1.1计算机的发展与应用1

1.1.1计算机的发展概况1

1.1.2摩尔定律3

1.1.3计算机的发展趋势4

1.1.4计算机的应用5

1.2计算机的特性7

1.3计算机系统的组成8

1.3.1计算机的硬件系统8

1.3.2计算机的软件系统12

1.4计算机系统的层次结构13

本章小结14

习题一15

第2章 数据信息的表示法16

2.1数值数据的表示法16

2.1.1数的机器码表示法16

2.1.2数的定点表示法与浮点表示法20

2.1.3十进制数的二进制编码与运算23

2.2非数值数据的表示法24

2.3数据信息的单位和长度26

2.3.1数据的单位26

2.3.2机器字长27

2.4数据信息的校验27

2.4.1奇偶校验27

2.4.2海明校验29

2.4.3循环冗余校验（CRC）32

本章小结35

习题二36

第3章 运算方法及其实现40

3.1定点补码加、减法运算40

3.1.1补码加、减法运算方法40

3.1.2溢出判断43

3.1.3补码加、减法的逻辑实现44

3.2定点乘法运算45

3.2.1原码一位乘法45

3.2.2补码一位乘法48

3.2.3阵列乘法器51

3.3定点除法运算51

3.3.1原码一位除法52

3.3.2补码一位除法55

3.3.3阵列除法器58

3.4浮点运算59

3.4.1浮点数的加、减运算59

3.4.2浮点乘法运算61

3.4.3浮点除法运算61

3.5逻辑运算62

3.5.1逻辑非62

3.5.2逻辑乘63

3.5.3逻辑加63

3.5.4逻辑异63

3.6运算器及其数据通路64

3.6.1运算器的基本结构64

3.6.2加法器及其进位系统66

3.6.3集成ALU70

本章小结75

习题三77

第4章 存储系统79

4.1存储器概述79

4.1.1基本概念79

4.1.2存储器分类80

4.1.3主存的基本结构和工作过程82

4.2内部存储器83

4.2.1静态MOS存储器（SRAM）83

4.2.2动态MOS存储器（DRAM）87

4.2.3双极型存储器91

4.2.4只读存储器92

4.2.5新型存储器94

4.2.6交叉存储器96

4.2.7高速缓冲存储器（Cache）98

4.2.8虚拟存储器105

4.3辅助存储器107

4.3.1磁表面存储器及其工作原理107

4.3.2磁盘存储器108

4.3.3磁带存储器112

4.3.4光盘存储器114

4.3.5DVD简介118

4.3.6磁盘阵列118

本章小结123

习题四124

第5章 指令系统127

5.1指令系统的发展127

5.2指令的格式128

5.2.1操作码128

5.2.2地址码128

5.3指令格式举例130

5.3.1MCS-51系列单片机指令格式130

5.3.28088/8086指令格式131

5.3.3PentiumⅡ指令格式133

5.4指令和操作数的寻址方式134

5.4.1指令的寻址方式134

5.4.2操作数寻址方式134

5.5指令系统138

5.5.1几点说明138

5.5.28086CPU指令系统中的典型指令139

5.6指令系统的设计与编码141

5.6.1一台模型计算机的指令系统及编码设计141

5.6.2对指令系统的设计要求144

5.6.3定长指令中不定长操作码的扩展方法145

5.7RISC简介146

5.7.1复杂指令系统计算机（CISC）146

5.7.2精简指令系统计算机（RISC）146

本章小结152

习题五152

第6章 中央处理器154

6.1中央处理器的功能、组成与操作154

6.1.1中央处理器的功能与组成154

6.1.2中央处理器的操作157

6.2指令的执行158

6.2.1关于指令周期的概念158

6.2.2指令的执行160

6.3时序与控制164

6.3.1中央处理器的时序164

6.3.2控制方式167

6.4硬布线控制器169

6.5微程序控制器171

6.5.1微程序控制的基本概念171

6.5.2微程序控制器的组成原理172

6.5.3微指令及其编码方法174

6.5.4微程序设计举例177

6.5.5微指令的执行方式179

6.6中央处理器举例180

本章小结184

习题六184

第7章 系统总线186

7.1总线结构186

7.1.1总线的特性186

7.1.2总线的连接方式186

7.2总线的控制与通信189

7.2.1总线的控制方式189

7.2.2总线的通信方式191

7.3总线的信息传送193

7.3.1信息的传送方式193

7.3.2传送宽度、总线周期与总线带宽194

7.3.3数据传送模式195

7.4常见微机总线与接口195

7.4.1常用微机总线196

7.4.2常用总线接口200

本章小结201

习题七202

第8章 输入／输出设备203

8.1输入／输出设备简介203

8.1.1输入／输出设备的特点203

8.1.2输入／输出设备的类型204

8.2键盘输入设备205

8.2.1键开关和键盘布局205

8.2.2键盘编码原理及结构206

8.3鼠标器209

8.4打印输出设备210

8.4.1打印输出设备的分类211

8.4.2点阵式串行打印机211

8.4.3激光印字机214

8.5显示输出设备216

8.5.1CRT字符显示器的组成216

8.5.2字符点阵形成原理218

8.5.3CRT字符显示器工作原理219

8.5.4CRT图形显示器222

8.5.5平板显示器223

本章小结225

习题八225

第9章 输入／输出系统227

9.1输入／输出（I/O）系统概述227

9.1.1输入／输出设备的选择227

9.1.2输入／输出的特性228

9.1.3输入／输出的控制方式228

9.2输入／输出接口230

9.2.1接口的功能230

9.2.2接口的组织231

9.2.3输入／输出的连接方式231

9.2.4串行接口232

9.2.5并行接口233

9.3程序查询控制方式234

9.3.1基本原理234

9.3.2程序查询控制方式的接口235

9.3.3设备状态字235

9.3.4输入／输出管理程序举例236

9.4程序中断控制方式236

9.4.1中断概述236

9.4.2中断请求的发送与屏蔽238

9.4.3中断优先级238

9.4.4单级中断处理和多重中断处理239

9.4.5使用屏蔽码改变优先等级240

9.4.6中断的处理过程241

9.4.7中断响应242

9.4.8中断识别243

9.4.9中断服务和中断返回246

9.4.10程序中断方式接口247

9.4.11程序中断1/O方式和程序查询1/0方式的比较248

9.5DMA方式248

9.5.1DMA传送248

9.5.2DMA主要操作过程249

9.5.3基本的DMA控制器250

9.5.4选择型和多路型DMA控制器251

9.5.5DMA与程序中断的区别252

9.6通道方式252

9.6.1通道的概念252

9.6.2通道的类型253

9.6.3通道方式与DMA方式的比较254

9.6.4通道结构的发展255

本章小结255

习题九255

第10章 实验258

实验一运算器——算术逻辑运算器实验258

实验二运算器——进位控制实验261

实验三运算器——移位运算实验263

实验四存储器——静态随机存储器实验265

实验五微程序控制器实验267

实验六总线控制器实验274

实验七基本模型机的设计与实现276

实验八带移位运算的模型机的设计与实现280

实验九一台复杂模型机的设计与实现285

附件一常用集成电路芯片的引脚及功能292

附件二TDN—CM+＋系统集成操作软件的使用296

附录习题参考答案301

参考文献318