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第1章　计算机系统概论1

1.1　计算机的发展简史1

1.1.1　计算机的发展1

1.1.2　计算机的应用2

1.1.3　计算机的特性5

1.1.4　计算机的分类6

1.2　计算机的硬件系统7

1.2.1　计算机的主要部件7

1.2.2　计算机的典型结构9

1.3　计算机的软件系统11

1.3.1　软件系统11

1.3.2　软件和硬件的逻辑等价性12

1.4　计算机系统的层次结构13

1.5　计算机的主要技术指标14

思考与练习16

第2章　数据编码与数据运算17

2.1　数据信息的表示17

2.1.1　数的机器码表示17

2.1.2 机器数的定点表示和浮点表示19

2.1.3　十进制数的表示24

2.1.4　非数值数据的表示26

2.2　数据信息的校验29

2.2.1　数据校验码29

2.2.2　奇偶校验码30

2.2.3　海明校验码31

2.2.4　循环冗余校验码34

2.3　定点数加减法运算37

2.3.1　机器数的移位与舍入37

2.3.2　补码加、减运算方法39

2.3.3　补码加、减运算的溢出问题41

2.3.4　补码加、减运算的实现43

2.4　定点数乘除法运算45

2.4.1　原码乘法运算45

2.4.2　补码乘法运算47

2.4.3　原码除法运算51

2.4.4　补码除法运算55

2.4.5　阵列乘法器和除法器57

2.5　规格化浮点数算术运算58

2.5.1　浮点数加减运算58

2.5.2　浮点数乘除运算60

2.6　逻辑运算61

2.7　运算器的组成及功能62

2.7.1　运算器的组成62

2.7.2　用集成电路构成ALU63

2.7.3　定点运算器和浮点运算器65

思考与练习68

第3章　计算机指令系统70

3.1　概述70

3.1.1　指令系统的基本概念70

3.1.2　指令的要素72

3.2　指令格式72

3.2.1　指令字长73

3.2.2　地址码73

3. 2.3　操作码75

3.2.4　指令格式的优化设计76

3.3　寻址技术81

3.3.1　编址方式81

3.3.2　指令的寻址方式82

3.3.3　数据的寻址方式82

3.3.4　堆栈操作与寻址88

3.4　指令系统90

3.4.1　指令的分类90

3.4.2　指令系统的发展93

3.4.3　指令系统举例96

思考与练习101

第4章 中央处理器103

4.1　控制器概述103

4.1.1　控制器的功能103

4.1.2　控制器的组成104

4.1.3　控制器的组成方式106

4.1.4　指令执行过程107

4.2　时序系统与控制方式110

4.2.1　时序系统110

4.2.2　同步控制方式113

4.2.3　异步控制方式114

4.2.4　联合控制方式114

4.3 CPU的总体结构115

4.3.1　寄存器的设置115

4.3.2 CPU内部数据通路116

4.3.3　指令的微操作控制117

4.4　模型机118

4.4.1　模型机的总体结构119

4.4.2　模型机的指令系统120

4.5　组合逻辑控制器125

4.5.1　设计方法125

4.5.2　微操作控制信号的产生126

4.5.3　组合逻辑控制器的设计129

4.6　微程序控制器130

4.6.1　微程序控制的基本概念131

4.6.2　微指令编码法134

4.6.3　微程序流的控制137

4.6.4　微指令格式设计及执行方式140

4.6.5　微程序控制器的设计143

4.7 PLA（可编程逻辑阵列）控制器144

思考与练习146

第5章　存储系统149

5.1　存储系统概述149

5.1.1　存储系统的层次结构149

5.1.2　存储器的分类151

5.1.3　主存储器的主要技术指标153

5.2　主存储器154

5.2.1　主存储器的基本结构155

5.2.2 半导体随机读写存储器（RAM）158

5.2.3　半导体只读存储器（ROM）160

5.2.4　存储器芯片161

5.2.5　主存储器的组成与控制170

5.3　提高主存储器性能的措施176

5.3.1　并行主存系统176

5.3.2　高速缓冲存储器179

5.3.3　相联存储器184

5.3.4　虚拟存储器185

5.3.5　存储保护189

5.4　辅助存储器191

5.4.1　辅助存储器的分类及发展191

5.4.2　硬磁盘存储器200

5.4.3　软磁盘存储器和磁带存储器208

5.4.4　光盘存储器213

思考与练习214

第6章　输入输出设备216

6.1　输入输出设备概述216

6.2　输入设备218

6.2.1　键盘218

6.2.2　鼠标220

6.2.3　扫描仪222

6.2.4　其他输入设备224

6.3　输出设备227

6.3.1　显示器227

6.3.2　打印机237

6.3.3　汉字处理设备249

思考与练习254

第7章　输入输出系统256

7.1　输入输出系统概述256

7.1.1 I/O接口的功能256

7.1.2 I/O接口的分类258

7.1.3 I/O接口的基本组成259

7.2　总线结构261

7.2.1　计算机总线概述261

7.2.2　总线的控制方式263

7.2.3　总线的通信方式265

7.2.4　总线上信息的传送方式267

7.2.5　总线标准与标准总线269

7.3　输入输出控制方式277

7.3.1　程序直接控制方式278

7.3.2　程序中断控制方式282

7.3.3 DMA控制方式288

7.3.4　通道控制方式和I/O处理机方式296

思考与练习303

第8章　计算机系统结构305

8.1　计算机系统结构概述305

8.1.1　计算机系统结构的分类305

8.1.2　计算机系统的性能评测306

8.2　微型计算机系统、工作站与服务器308

8.2.1　微型计算机系统308

8.2.2　工作站315

8.2.3　服务器317

8.3　流水线技术319

8.3.1　流水线的基本概念319

8.3.2　流水线的性能指标322

8.3.3　流水线中的相关问题324

8.4　并行处理机系统326

8.4.1　并行处理机系统概述326

8.4.2 SIMD并行计算机（阵列处理机）327

8.4.3　多处理机系统329

8.5　非冯·诺依曼型计算机系统结构337

8.5.1　数据流计算机338

8.5.2 归约机342

8.5.3　人工智能计算机344

思考与练习349

参考文献350