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第1章 概论1

1.1电子计算机与存储程序控制1

电子计算机的发展1

存储程序概念2

1.2计算机的硬件组成3

计算机的主要部件4

计算机的总线结构5

大、中型计算机的典型结构7

不同对象观察到的计算机硬件系统7

冯·诺依曼结构和哈佛结构的存储器设计思想9

1.3计算机系统10

硬件与软件的关系10

系列机和软件兼容11

计算机系统的多层次结构12

实际机器和虚拟机器13

1.4计算机的工作过程和主要性能指标13

计算机的工作过程13

计算机的主要性能指标14

习题16

第2章 数据的机器层次表示17

2.1数值数据的表示17

计算机中的数值数据17

无符号数和带符号数18

原码表示法18

补码表示法19

反码表示法21

3种机器数的比较与转换22

2.2机器数的定点表示与浮点表示23

定点表示法23

浮点表示法25

浮点数阶码的移码表示法27

定点、浮点表示法与定点、浮点计算机29

浮点数尾数的基数30

实用浮点数举例31

2.3非数值数据的表示33

字符和字符串的表示33

汉字的表示35

统一代码38

2.4十进制数和数串的表示39

十进制数的编码39

十进制数串41

2.5现代微型计算机系统中的数据表示举例42

2.6数据校验码44

奇偶校验码44

海明校验码46

循环冗余校验码50

习题52

第3章 指令系统55

3.1指令格式55

机器指令的基本格式55

地址码结构56

指令的操作码58

3.2寻址技术61

编址方式61

指令寻址和数据寻址62

基本的数据寻址方式63

变型或组合寻址方式69

3.3堆栈与堆栈操作71

堆栈结构71

堆栈操作73

3.4指令类型74

数据传送类指令74

运算类指令75

程序控制类指令76

输入输出类指令78

80x86指令系统举例78

3.5指令系统的发展82

x86架构的扩展指令集82

从复杂指令系统到精简指令系统83

VLIW和EPIC83

习题85

第4章 数值的机器运算88

4.1基本算术运算的实现88

加法器88

进位的产生和传递90

并行加法器的快速进位90

4.2定点加减运算93

原码加减运算93

补码加减运算94

补码的溢出判断与检测方法96

补码定点加减运算的实现99

4.3带符号数的移位和舍入操作99

带符号数的移位操作100

带符号数的舍入操作101

4.4定点乘法运算102

原码一位乘法102

补码一位乘法104

补码两位乘法108

阵列乘法器110

4.5定点除法运算111

原码除法运算111

补码除法运算114

阵列除法器118

4.6规格化浮点运算118

浮点加减运算119

浮点乘除运算121

浮点运算器的实现123

4.7十进制整数的加法运算123

一位十进制加法运算123

十进制加法器125

多位十进制加法126

4.8逻辑运算与实现127

4.9运算器的基本组成与实例129

运算器结构129

ALU举例131

浮点运算器举例133

习题135

第5章 存储系统和结构138

5.1存储系统的组成138

存储器分类138

存储系统层次结构140

5.2主存储器的组织141

主存储器的基本结构141

主存储器的存储单元142

主存储器的主要技术指标143

数据在主存中的存放144

5.3半导体随机存储器和只读存储器145

RAM记忆单元电路146

动态RAM的刷新148

RAM芯片分析151

半导体只读存储器154

半导体存储器的封装156

5.4主存储器的连接与控制156

主存容量的扩展157

存储芯片的地址分配和片选159

主存储器和CPU的连接161

主存的校验163

PC系列微型计算机的存储器接口164

5.5提高主存读写速度的技术168

主存与CPU速度的匹配168

FPM DRAM168

EDO DRAM169

SDRAM169

DDR SDRAM170

DDR2 SDRAM和DDR3 SDRAM171

Rambus DRAM171

双通道内存技术172

5.6多体交叉存储技术173

并行访问存储器173

交叉访问存储器173

5.7高速缓冲存储器175

高速缓存工作原理175

Cache的读写操作176

地址映像177

替换算法177

更新策略179

PC机中Cache技术的实现179

5.8虚拟存储器180

虚拟存储器的基本概念180

页式虚拟存储器181

段式虚拟存储器182

段页式虚拟存储器183

快表与慢表183

习题184

第6章 中央处理器187

6.1中央处理器的功能和组成187

CPU的功能187

CPU中的主要寄存器187

CPU的组成189

CPU的主要技术参数190

6.2控制器的组成和实现方法192

控制器的基本组成193

控制器的硬件实现方法194

6.3时序系统与控制方式195

时序系统196

控制方式198

指令运行的基本过程199

指令的微操作序列200

6.4微程序控制原理202

微程序控制的基本概念202

微指令编码法204

微程序控制器的组成和工作过程206

微程序入口地址的形成208

后继微地址的形成208

微程序设计209

6.5控制单元的设计212

简单的CPU模型212

组合逻辑控制单元设计215

微程序控制单元设计220

6.6流水线技术223

重叠控制223

先行控制原理224

流水工作原理225

6.7精简指令系统计算机227

RISC的特点和优势227

RISC基本技术229

6.8微处理器中的新技术230

超标量和超流水线技术230

EPIC的指令级并行处理230

超线程技术231

双核与多核技术231

习题233

第7章 外部设备237

7.1外部设备概述237

外部设备的分类237

外部设备的地位和作用238

7.2磁介质存储器的性能和原理239

磁介质存储器的读写239

磁介质存储器的技术指标241

数字磁记录方式242

编码方式的比较245

7.3磁介质存储设备246

硬盘存储器的基本结构与分类246

硬盘驱动器247

硬盘的信息分布和磁盘地址248

硬盘存储器的技术参数249

硬盘的分区域记录252

硬盘的NCQ技术252

软磁盘存储器253

7.4磁盘阵列254

RAID简介255

RAID的分级255

7.5光盘存储器257

光盘存储器的类型257

光盘存储器的组成及工作原理257

光盘驱动器260

DVD261

7.6新型辅助存储器262

大容量可移动存储器262

闪存卡和USB电子盘265

7.7键盘输入设备266

键开关与键盘类型266

键盘扫描267

微型计算机键盘268

7.8其他输入设备271

鼠标器271

其他定位设备272

扫描仪272

7.9打印输出设备275

打印机概述275

打印机的主要性能指标276

针式打印机工作原理276

喷墨打印机工作原理278

激光打印机工作原理280

7.10显示设备281

显示器概述281

CRT显示器281

字符显示器的工作原理285

图形显示器的工作原理288

LCD显示器290

视频显示标准292

微型计算机的显示适配器294

习题294

第8章 输入输出系统297

8.1主机与外设的连接297

输入输出接口297

接口的功能和基本组成298

外设的识别与端口寻址300

输入输出信息传送控制方式302

8.2程序查询方式及其接口303

程序查询方式304

程序查询方式接口305

8.3中断系统和程序中断方式307

中断的基本概念307

中断请求和中断判优310

中断响应和中断处理313

多重中断与中断屏蔽317

中断全过程321

程序中断接口结构322

8.4 DMA方式及其接口323

DMA方式的基本概念323

DMA接口324

DMA传送方法与传送过程328

8.5通道控制方式330

通道的基本概念330

通道的类型与结构331

通道程序334

通道工作过程337

8.6总线技术337

总线通信控制338

总线管理339

总线类型和总线标准342

I／O接口标准344

习题348

索引351

参考文献362