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第1章 计算机系统概论1

1.1 计算机系统的组成1

1.1.1 计算机的硬件系统1

1.1.2 计算机的软件系统3

1.1.3 计算机系统的层次结构4

1.2 计算机的发展、分类及应用4

1.2.1 计算机的发展4

1.2.2 计算机的分类5

1.2.3 计算机的应用6

1.3 计算机的特点和性能指标7

1.3.1 计算机的特点7

1.3.2 计算机的主要性能指标8

习题与思考题10

第2章 数据信息表示与指令系统11

2.1 数据信息表示11

2.1.1 常用进位计数制及其相互转换11

2.1.2 带符号数的表示14

2.1.3 定点数与浮点数25

2.1.4 字符表示30

2.2 指令系统基本概念37

2.2.1 指令格式37

2.2.2 寻址方式39

2.2.3 指令类型44

2.3 精简指令系统（RISC）47

2.3.1 RISC的产生和发展47

2.3.2 RISC的指令系统47

2.3.3 RISC和CISC的比较49

2.4 指令系统举例50

2.4.1 PentiumⅡ的指令系统50

2.4.2 Ultra SPARCⅡ的指令系统54

习题与思考题57

第3章 运算方法和运算器60

3.1 算术逻辑运算基础60

3.1.1 定点加减运算60

3.1.2 溢出判别65

3.1.3 移位68

3.1.4 十进制运算69

3.1.5 逻辑运算71

3.2 算术逻辑运算部件ALU72

3.2.1 加法单元72

3.2.2 并行加法器进位链73

3.2.3 多功能算术逻辑运算部件76

3.2.4 运算器组织78

3.3 定点乘法运算80

3.3.1 原码一位乘81

3.3.2 补码一位乘82

3.3.3 补码两位乘86

3.3.4 阵列乘法器88

3.4 定点除法运算89

3.4.1 定点原码除法89

3.4.2 定点补码除法92

3.4.3 阵列除法器95

3.5 浮点算术运算96

3.5.1 浮点加减运算96

3.5.2 浮点乘法运算100

3.5.3 浮点除法运算103

3.5.4 浮点运算器举例104

习题与思考题105

第4章 存储系统107

4.1 存储系统概述107

4.1.1 存储器分类107

4.1.2 存储器的层次结构108

4.1.3 存储器的技术指标109

4.2 半导体存储器109

4.2.1 半导体存储器的分类109

4.2.2 RAM（随机读写存储器）110

4.2.3 ROM（只读存储器）111

4.3 主存储器的组成、控制和设计112

4.3.1 存储容量的扩展112

4.3.2 存储器与CPU的连接114

4.3.3 动态存储器的刷新115

4.3.4 主存储器的校验116

4.4 磁表面存储器的存储原理117

4.4.1 记录介质与磁头117

4.4.2 读写原理118

4.4.3 磁记录方式118

4.4.4 磁表面存储器的校验119

4.5 高速缓冲存储器124

4.5.1 原理124

4.5.2 Cache的设计要素125

4.5.3 PentiumⅡ的Cache组织129

4.6 虚拟存储器130

4.6.1 虚拟存储器概述130

4.6.2 虚拟存储器的结构130

4.6.3 两级存储器的技术指标131

习题与思考题132

第5章 中央处理器133

5.1 概述133

5.1.1 中央处理器的功能和组成133

5.1.2 时序控制方式137

5.1.3 控制器分类139

5.2 指令的执行139

5.2.1 指令执行分析139

5.2.2 指令执行周期141

5.2.3 指令执行流程141

5.2.4 指令执行的操作控制信号141

5.3 微程序控制器142

5.3.1 微程序控制概念142

5.3.2 微程序编码格式的设计144

5.3.3 微程序控制器148

5.3.4 CPU技术简介149

5.4 CPU模型151

5.4.1 模型机指令系统设计151

5.4.2 总体结构与数据通路152

5.4.3 时序系统与时序控制方式152

5.4.4 微程序控制器的设计步骤153

5.4.5 微程序流程图153

5.4.6 微指令格式154

5.4.7 微程序编制举例154

习题与思考题155

第6章 系统总线157

6.1 系统总线结构157

6.1.1 基本概念157

6.1.2 总线结构159

6.1.3 总线结构对计算机系统性能的影响161

6.2 总线的控制方式161

6.2.1 串行链接方式161

6.2.2 计数器定时查询方式162

6.2.3 独立请求方式163

6.3 总线的通信方式163

6.3.1 同步通信163

6.3.2 异步通信164

6.4 总线的信息传送方式164

6.4.1 信息的传送方式164

6.4.2 数据传送方向的控制165

6.5 常用总线分类166

6.5.1 系统总线167

6.5.2 外部总线167

习题与思考题168

第7章 输入／输出系统169

7.1 输入输出系统概述169

7.1.1 输入输出系统169

7.1.2 输入输出接口172

7.2 程序查询方式及其接口177

7.2.1 程序查询方式177

7.2.2 程序查询方式接口178

7.3 程序中断方式181

7.3.1 中断的基本概念181

7.3.2 中断请求182

7.3.3 中断判优183

7.3.4 中断响应和中断处理185

7.3.5 多重中断与中断屏蔽187

7.3.6 中断接口结构191

7.4 DMA方式192

7.4.1 DMA方式的基本概念192

7.4.2 DMA控制器194

7.4.3 DMA控制器与接口的连接195

7.4.4 DMA传送操作过程197

7.5 通道控制方式199

7.5.1 通道的基本概念200

7.5.2 通道的类型与结构201

7.5.3 通道程序203

7.5.4 通道工作过程205

习题与思考题206

第8章 输入输出设备209

8.1 输入输出设备的特点与分类209

8.1.1 外围设备209

8.1.2 输入输出设备的特点209

8.1.3 输入输出设备的分类210

8.1.4 外围设备与主机系统的联系211

8.2 输入设备211

8.2.1 键盘211

8.2.2 鼠标213

8.2.3 扫描仪214

8.2.4 数码相机216

8.2.5 数字摄像设备217

8.3 输出显示设备217

8.3.1 显示设备分类218

8.3.2 显示技术中的有关术语218

8.3.3 字符显示器219

8.3.4 显示适配器226

8.4 打印输出设备228

8.4.1 打印机的分类228

8.4.2 点阵针式打印机228

8.4.3 激光打印机230

8.4.4 喷墨打印机232

8.5 输入／输出兼用设备233

8.5.1 声卡233

8.5.2 视频卡234

习题与思考题234

第9章 实验指导237

9.1 运算器实验237

9.1.1 8位算术逻辑运算实验237

9.1.2 带进位控制的8位算术运算实验241

9.1.3 移位运算实验243

9.2 存储器与总线实验245

9.3 微控制器实验248

9.4 基本模型机设计与实现254

参考文献263