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1 计算机系统概述1

1.1 计算机系统的硬件与软件1

1.1.1 计算机硬件和软件的概念1

1.1.2 计算机的硬件2

1.1.3 计算机程序、指令和语言5

1.2 计算机系统的层次结构7

1.3 计算机的分类及应用8

1.3.1 计算机的分类8

1.3.2 计算机的应用8

1.4 计算机的特点和性能指标11

1.4.1 计算机的特点11

1.4.2 计算机的性能指标13

1.5 电子计算机的发展14

1.5.1 电子计算机的发展历史14

1.5.2 微型计算机的发展16

1.5.3 计算机的发展趋势18

1.5.4 我国计算机产业的发展19

习题一22

2 信息编码及在计算机中的表示25

2.1 信息的数字化编码25

2.2 进位计数制及其相互转换25

2.2.1 常用的进位计数制26

2.2.2 常用进位计数制间的相互转换27

2.3 非数值数据的表示30

2.3.1 字符数据的表示30

2.3.2 汉字编码32

2.4 数值数据的表示和运算37

2.4.1 机器数37

2.4.2 定点数的原码、反码、补码和移码表示41

2.4.3 定点数和浮点数44

2.4.4 十进制数的编码47

2.5.2 奇偶校验码52

2.5 数据校验码52

2.5.1 码制的距离52

2.5.3 汉明码53

2.5.4 循环冗余检验55

习题二57

3 运算方法和运算器61

3.1 组成计算机硬件电路的基本部件61

3.1.1 逻辑部件的概念61

3.1.2 基本逻辑运算61

3.1.3 逻辑代数基本运算63

3.1.4 逻辑门的实现65

3.1.5 组合逻辑电路66

3.1.6 时序逻辑电路70

3.2 机器数的加减运算及其实现76

3.2.1 原码加法76

3.2.2 补码加法77

3.2.3 减法运算80

3.3 定点乘法及其实现82

3.3.1 原码一位乘法82

3.3.2 定点补码一位乘法84

3.3.3 原码两位乘法88

3.3.4 补码两位乘法89

3.4 定点除法及其实现90

3.4.1 定点原码除法90

3.4.2 定点补码除法93

3.5 浮点数的算术运算95

3.5.1 浮点数的补码加法运算95

3.5.2 浮点数的乘法运算96

3.5.3 浮点数的除法运算96

3.6 运算器的组成和结构96

3.6.1 算术逻辑部件97

3.6.2 通用寄存器组99

3.6.3 状态寄存器100

3.6.4 数据通路100

3.6.5 运算器的基本结构103

3.6.6 运算器组成实例104

3.7 浮点运算器106

3.7.1 80387的主要性能106

3.7.2 80387的内部结构107

3.7.3 80387的硬件特性109

3.7.4 协处理器的工作方式110

习题三111

4 计算机的指令系统113

4.1 机器指令的格式113

4.1.1 指令的含义113

4.1.2 指令格式113

4.1.3 指令格式举例115

4.1.4 指令操作码的编码格式116

4.1.5 指令字长度与机器字长的关系117

4.1.6 指令助记符118

4.2 寻址方式119

4.2.1 寻址方式和有效地址的概念119

4.2.2 基本寻址方式119

4.2.3 寻址方式举例123

4.3 指令的种类124

4.3.1 数据传送类指令124

4.3.2 算术逻辑运算类指令126

4.3.3 字符串处理指令126

4.3.4 输入输出(I/O)指令127

4.3.5 特权指令和陷阱指令128

4.3.6 转移指令128

4.3.7 子程序调用指令130

4.4.2 重叠执行方式131

4.4.1 指令的顺序执行方式131

4.4 指令的执行方式131

4.3.8 处理器控制指令131

4.4.3 流水线方式132

4.4.4 指令的执行过程133

4.5 指令系统举例136

4.5.1 PDP-11的指令系统136

4.5.2 Intel 8086/8088指令系统139

4.5.3 Intel 32位微处理器的指令系统143

4.6 指令系统146

4.6.1 RISC的由来与发展146

4.6.2 RISC的特点147

4.6.3 RISC指令系统举例147

习题四149

5.1.2 存储器分类153

5.1.1 存储器的作用153

5.1 存储器与存储系统概述153

5 计算机的存储系统153

5.1.3 存储器的层次结构156

5.2 主存储器157

5.2.1 主存储器的性能技术指标157

5.2.2 随机存储器158

5.2.3 只读存储器173

5.3 并行主存储器176

5.4 高速缓存180

5.4.1 高速缓存的工作原理180

5.4.2 高速缓存的地址映像与替换182

5.5 虚拟存储器186

5.5.1 虚拟存储器的基本概念186

5.5.2 页式虚拟存储器187

5.5.3 段式虚拟存储器191

5.5.4 段页式虚拟存储器192

5.6.1 存储区域保护193

5.6 存储保护193

5.6.2 访问方式保护195

习题五196

6 中央处理器198

6.1 CPU的功能及组成198

6.1.1 CPU的功能198

6.1.2 CPU的组成198

6.1.3 CPU中的主要寄存器200

6.1.4 操作控制器和时序产生器201

6.2 指令周期202

6.2.1 指令周期的基本概念202

6.2.2 非访内指令的指令周期204

6.2.3 直接访内指令的指令周期205

6.2.4 间接访内指令的指令周期208

6.2.5 程序控制指令的指令周期210

6.3.1 组合逻辑控制器原理211

6.3 组合逻辑控制器211

6.3.2 组合逻辑控制器举例212

6.4 微程序控制器215

6.4.1 微程序控制器的基本原理215

6.4.2 微指令结构217

6.4.3 串/并行微程序控制223

6.4.4 动态微程序设计223

6.4.5 毫微程序设计224

6.4.6 例题225

6.5 门阵列控制器230

6.5.1 通用可编程逻辑器件230

6.5.2 门阵列控制器232

6.6 流水线处理器234

6.6.1 流水线原理234

6.6.2 流水线分类236

6.6.3 流水线中的相关问题237

6.7 RISC硬件结构239

6.7.1 RISC特点239

6.7.2 RISC CPU240

6.7.3 RISC寄存器242

6.8 CPU的发展244

6.8.1 CPU采用的新技术244

6.8.2 CPU的新发展245

习题六249

7 系统总线252

7.1 总线概述252

7.1.1 总线原理252

7.1.2 总线结构类型253

7.1.3 总线的分类255

7.2 总线的组成257

7.2.1 总线驱动和三态门257

7.2.2 总线控制258

7.2.3 总线通信260

7.2.4 出错处理262

7.2.5 总线缓冲器和总线控制器的典型芯片262

7.3 微机总线264

7.3.1 工业标准总线264

7.3.2 微通道总线265

7.3.3 扩充的工业标准总线266

7.3.4 局部总线266

7.3.5 AGP总线267

7.3.6 通用串行总线267

习题七269

8 外围设备272

8.1 外围设备概述272

8.1.1 什么是外围设备272

8.1.2 外围设备的分类和功能272

8.1.3 外围设备与主机系统的联系274

8.1.4 外围设备的发展方向276

8.2.1 键盘277

8.2 输入设备277

8.2.2 图形输入设备279

8.2.3 其他输入设备280

8.3 显示设备282

8.3.1 显示设备分类及显示技术的有关术语282

8.3.2 字符显示器284

8.3.3 图形显示器287

8.3.4 图像显示器289

8.4 打印机289

8.4.1 打印机的分类289

8.4.2 点阵针式打印机290

8.4.3 激光打印机293

8.5 磁存储器295

8.5.1 磁存储器的基本原理295

8.4.4 喷墨打印机295

8.5.2 软磁盘存储器300

8.5.3 硬磁盘存储器302

8.5.4 磁带存储器305

8.6 光盘存储器307

8.6.1 光盘存储器概述307

8.6.2 CD-R/RW驱动器(刻录机)309

8.6.3 DVD310

8.7 新型存储器311

8.7.1 大容量软盘存储器311

8.7.2 磁光存储器和PD光盘312

8.7.3 移动存储设备313

习题八316

9 输入输出系统319

9.1 I/O系统概述319

9.1.1 I/O系统的功能与组成319

9.1.2 输入输出设备的寻址方式320

9.1.3 输入输出数据传送控制方式321

9.2 程序查询方式322

9.2.1 程序查询方式的接口322

9.2.2 程序查询方式322

9.3 中断方式324

9.3.1 中断的基本概念324

9.3.2 中断方式的接口325

9.3.3 中断的响应和处理326

9.3.4 多级中断327

9.4 DMA方式329

9.4.1 DMA方式的基本概念329

9.4.2 DMA传送方式330

9.4.3 基本的DMA控制器331

9.4.4 DMA工作过程332

9.5.1 通道的作用和功能333

9.5 通道方式333

9.5.2 通道的种类334

9.5.3 通道的工作过程334

习题九336

10 计算机系统339

10.1 计算机系统的分类339

10.2 阵列处理机340

10.2.1 阵列处理机的结构341

10.2.2 ILLIAC-Ⅳ阵列处理机342

10.2.3 互连网络343

10.3 多处理机344

10.3.1 多处理机与阵列处理机的区别344

10.3.2 多处理机类型344

10.3.3 多处理机互连结构346

习题十348

附录A 英文缩写350

参考文献353