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第1章 计算机系统概论1

1.1 计算机发展概况1

1.2 计算机的分类及其应用2

1.3 计算机硬件4

1.3.1 计算机硬件结构4

1.3.2 主要部件简介6

1.3.3 计算机系统的性能指标8

1.4 计算机软件10

1.4.1 操作系统概述10

1.4.2 数据库管理系统概述12

1.4.3 计算机网络系统12

1.4.4 高级语言及语言处理器13

1.4.5 常用的通用软件13

习题14

第2章 计算机数据表示15

2.1 数值数据的表示15

2.1.1 进位计数制及其相互转换15

2.1.2 数值数据的机器码表示22

2.2 非数值数据的表示29

2.2.1 字符数据29

2.2.2 逻辑数据31

2.2.3 汉字的表示方法33

2.2.4 语音的计算机表示方法38

2.2.5 位图图像的计算机表示38

2.2.6 图形的计算机表示39

2.3 校验40

2.3.1 奇偶校验码40

2.3.3 循环冗余校验码41

2.3.2 交叉校验41

2.3.4 海明校验码43

习题43

第3章 运算方法及运算器45

3.1 定点加减法运算45

3.1.1 补码加法运算45

3.1.2 补码减法运算47

3.1.3 溢出及其检测方法48

3.1.4 基本的二进制加/减法器50

3.1.5 基本的十进制加法器52

3.2 定点乘法运算54

3.2.1 原码一位乘法54

3.2.2 补码一位乘法57

3.2.3 阵列乘法器61

3.3.1 原码一位除法64

3.3 定点除法运算64

3.3.2 补码一位除法68

3.3.3 阵列除法器70

3.4 浮点算术运算72

3.4.1 浮点加法和减法72

3.4.2 浮点乘法运算74

3.4.3 浮点除法运算74

3.5 逻辑运算75

3.5.1 逻辑非75

3.5.2 逻辑加75

3.5.3 逻辑乘76

3.5.4 逻辑异或76

3.6 运算器的组成和结构77

3.6.1 多功能算术/逻辑运算单元(ALU)77

3.6.2 内部总线78

3.6.3 运算器的基本结构79

3.6.4 运算器组成实例81

习题84

第4章 指令系统及控制器85

4.1 计算机的指令系统85

4.1.1 指令系统85

4.1.2 指令的格式85

4.1.3 指令的结构及分类87

4.2 指令的寻址方式88

4.2.1 寻址的概念89

4.2.2 基本的寻址方式89

4.2.3 寄存器寻址方式91

4.2.4 扩展寻址方式95

4.3 中央处理器的功能及组成99

4.3.1 CPU 的功能100

4.3.2 CPU 的组成100

4.3.3 CPU 中的主要寄存器100

4.3.4 操作控制器及时序产生器103

4.4 指令周期104

4.4.1 指令周期的基本概念104

4.4.2 非访内指令的指令周期105

4.4.3 直接访内指令的指令周期107

4.4.4 间接访内指令的指令周期111

4.4.5 程序控制指令的指令周期113

4.5 组合逻辑控制器115

4.5.1 组合逻辑控制器的原理115

4.5.2 组合逻辑控制器举例116

4.6.1 微程序控制的基本原理118

4.6 微程序控制器118

4.6.2 串/并行微程序控制120

4.7 PLA 控制器120

4.7.1 可编程逻辑阵列(PLA)的基本原理120

4.7.2 PLA 控制器121

4.8 应用重叠原理的流水线处理122

4.8.1 指令重叠控制方式122

4.8.2 流水控制方式125

4.9 堆栈型处理128

4.9.1 堆栈型处理的基本工作原理128

4.9.2 堆栈处理机的指令130

4.9.3 堆栈机器的程序设计132

4.9.4 堆栈性能的改进132

习题133

5.1.1 存储器的基本概念134

5.1.2 主存储器的性能指标134

第5章 存储器及存储体系134

5.1 存储器概述134

5.1.3 存储器的分级结构136

5.1.4 存储器的分类137

5.2 主存储器的基本结构和操作141

5.2.1 存储体阵列142

5.2.2 地址译码驱动系统142

5.2.3 存储器的基本操作144

5.3 半导体随机存储器145

5.3.1 半导体存储器的基本存储原理145

5.3.2 半导体随机存储器实例147

5.3.3 半导体 RAM 的组织148

5.4.1 MROM 存储原理150

5.4 只读存储器150

5.3.4 半导体随机动态存储器刷新150

5.4.2 PROM 存储原理151

5.4.3 EPROM 存储原理152

5.5 多体交叉存储器和双口存储器152

5.5.1 多体交叉存储器的工作原理152

5.5.2 双口存储原理156

5.6 存储器的层次结构156

5.6.1 什么是存储器的层次结构156

5.6.2 存储器层次结构的工作原理157

5.7 高速缓冲存储器 cache159

5.7.1 cache 的工作机制159

5.7.2 cache 基本原理160

5.7.4 替换策略161

5.7.3 cache 与主存数据的一致性161

5.7.5 高速缓冲器 cache 的构成162

5.8 虚拟存储器163

5.8.1 虚拟存储器的基本概念163

5.8.2 页式虚拟存储器164

5.8.3 段式虚拟存储器167

5.8.4 存储器管理部件168

5.9 磁盘存储器169

5.9.1 磁盘的磁记录原理和信息分布169

5.9.2 硬盘存储器的组成170

5.9.3 硬盘的技术参数173

5.9.4 硬盘控制器的工作过程175

5.10 光盘存储器 CD175

5.10.1 CD-ROM 的工作原理176

5.10.4 DVD 光盘177

5.10.3 可重写光盘177

5.10.2 WORM 一次写多次读光盘177

5.10.5 光盘系统工作过程178

习题179

第6章 输入输出系统181

6.1 输入输出系统的组成181

6.1.1 输入输出设备182

6.1.2 输入输出接口182

6.1.3 I/O 接口软件183

6.2 I/O 接口与接口标准183

6.2.1 I/O 接口类型183

6.2.2 I/O 接口功能183

6.2.3 I/O 接口逻辑结构184

6.2.5 计算机总线与 I/O 接口185

6.2.4 接口标准185

6.3 输入输出系统的发展188

6.4 程序查询方式189

6.4.1 设备编址和 I/O 指令189

6.4.2 程序查询方式的接口190

6.4.3 程序查询输入输出方式191

6.5 程序中断方式193

6.5.1 中断的基本概念193

6.5.2 中断响应过程195

6.5.3 中断处理197

6.5.4 中断系统的软硬件功能分配199

6.5.5 程序中断方式的基本接口199

6.5.6 单级中断和中断向量的产生200

6.5.7 多级中断202

6.6.2 三种 DMA 传送方式204

6.6.1 DMA 方式的基本概念204

6.6 DMA 方式204

6.6.3 基本的 DMA 控制器206

6.7 通道方式209

6.7.1 通道的功能209

6.7.2 通道的类型211

6.7.3 I/O 指令和通道指令213

6.7.4 通道程序213

6.7.5 通道状态字和输入输出中断214

6.7.6 通道工作的过程215

6.8 外围设备218

6.8.1 输入设备218

6.8.2 输出设备222

6.8.3 数据通信设备229

6.8.4 过程控制设备231

习题232

第7章 并行处理和多机系统233

7.1 并行性的概念和发展233

7.1.1 并行性的广义理解233

7.1.2 并行性的发展234

7.2 流水线计算机236

7.2.1 相关处理及控制236

7.2.2 流水线处理机实例242

7.3 并行处理机245

7.3.1 并行处理机的特点及组成245

7.3.2 ILLIAC Ⅳ阵列处理机的原理和结构247

7.3.3 阵列处理机的算法249

7.4 数据流计算机的结构原理252

7.4.1 基本节点和数据流图254

7.4.2 数据流计算机结构258

7.4.3 DFNDR 数据流计算机程序图260

7.5 多机系统261

7.5.1 多机系统的结构261

7.5.2 多机系统与并行处理机的区别268

习题270

第8章 新一代计算机的体系结构271

8.1 新一代机的体系特点271

8.1.1 新一代机的由来271

8.1.2 新一代机的系统目标272

8.2 体系层次和概念框图274

8.2.1 系统的层次275

8.2.2 应用系统的结构配置278

8.2.3 软件系统的组成279

8.2.4 硬件系统结构280

8.3 核心语言和推理结构281

8.3.1 PROLOG 语言281

8.3.2 顺序推理机 SIM 的结构284

8.3.3 并行推理机 PIM 的结构285

8.4 知识库机的结构286

8.4.1 Delta 的系统结构287

8.4.2 Delta 与 PSI 的连接289

8.5 人工智能接口292

8.5.1 自然语言处理292

8.5.2 声音识别293

8.5.3 图形及图像处理293

8.6 智能机的展望294

习题296

参考文献297