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第1章 绪论1

1.1.1 计算机发展概况1

1.1 计算机的发展与应用2

1.1.2 计算机的应用3

1.2 计算机的组成——硬件和软件4

1.2.1 计算机硬件的组成4

1.2.2 计算机软件的组成5

1.3 计算机系统的层次结构7

1.4 计算机的工作过程8

1.5 计算机系统的主要技术指标10

1.5.1 机器字长10

1.5.2 运算速度10

1.5.3 机器容量11

习题与思考题12

第2章 数码系统13

2.1 计算机中数据的表示方法13

2.1.1 符号数据的表示方法13

2.1.2 数值数据的表示方式14

2.2 机器数的编码格式18

2.2.1 原码表示法18

2.2.2 补码表示法19

2.2.3 反码表示法23

2.2.3 浮点数的原码、反码和补码表示法23

2.2.5 移码表示法24

2.2.6 实用浮点数格式25

2.2.7 十进制数的编码格式26

2.3.1 奇偶校验码28

2.3 错误检测码28

2.3.2 海明码29

2.3.3 循环校验码33

习题与思考题36

第3章 运算方法与运算器38

3.1 定点加、减法运算及其实现38

3.1.1 补码加、减法运算方法38

3.1.2 定点加、减法运算中的溢出问题41

3.1.3 补码加、减法运算的实现43

3.2 定点乘法运算及其实现45

3.2.1 原码一位乘法45

3.2.2 补码一位乘法48

3.3.1 原码除法运算54

3.3 定点除法运算及其实现54

3.3.2 补码除法运算60

3.4 浮点数的算术运算方法64

3.4.1 浮点数的加、减法运算64

3.4.2 浮点数的乘、除法运算68

3.5 逻辑运算及其实现70

3.6 运算器的分析与组成73

3.6.1 并行进位方式的实现73

3.6.2 两级分组“并-并”行进位方式的实现77

3.6.3 多功能算术逻辑运算单元(SN 74181)81

3.6.4 组间并行进位逻辑(SN 74182)84

3.6.5 定点运算器的基本结构86

习题与思考题89

4.1.1 主存储器的主要技术指标92

第4章 存储系统92

4.1 概述92

4.1.2 存储器的层次结构93

4.1.3 存储器的分类94

4.2 半导体随机读写存储器(RAM)95

4.2.1 MOS存储器的存储元电路95

4.2.2 双极型存储器的存储元电路99

4.2.3 半导体读写存储器的基本结构101

4.2.4 静态MOS随机存储器芯片举例103

4.2.5 动态MOS随机存储器芯片举例105

4.2.6 动态存储器的刷新107

4.2.7 内存条109

4.3 半导体只读存储器109

4.3.1 掩模式只读存储器110

4.3.3 可擦除可编程只读存储器111

4.3.2 可编程只读存储器111

4.3.4 电可擦可编程只读存储器114

4.4 主存储器的组成与控制117

4.4.1 主存储器容量的扩充117

4.4.2 访存地址的译码方式122

4.4.3 主存储器的编址方式126

4.4.4 主存储器综合举例127

4.5 提高主存储器性能的措施130

4.5.1 并行主存系统130

4.5.2 高速缓冲存储器(cache)133

4.5.3 虚拟存储系统137

习题与思考题143

5.1.2 地址码145

5.1.1 操作码145

第5章 指令系统145

5.1 指令格式145

5.2 指令格式的优化146

5.2.1 哈夫曼压缩概念147

5.2.2 指令操作码的压缩148

5.2.3 扩展操作码法151

5.3 寻址方式152

5.3.1 直接寻址方式153

5.3.2 寄存器寻址方式154

5.3.3 间接寻址方式154

5.3.4 基址寻址方式156

5.3.5 变址寻址方式157

5.3.8 立即寻址方式158

5.3.6 块寻址方式(串寻址方式)158

5.3.7 隐含寻址方式158

5.3.9 相对寻址方式159

5.4 堆栈结构及其寻址160

5.4.1 硬堆栈160

5.4.2 软堆栈161

5.5 指令系统举例162

5.5.1 指令的分类162

5.5.2 指令系统举例164

5.6 指令系统的发展166

习题与思考题166

6.1.3 混合控制方式168

6.1.2 异步控制方式168

第6章 中央处理器168

6.1 控制方式168

6.1.1 同步控制方式168

6.2 指令的执行过程169

6.2.1 指令周期169

6.2.2 指令操作流程图169

6.3 控制器的功能171

6.3.1 指令控制功能171

6.4.1 程序计数器PC(Programming Counter)172

6.4.4 时序部件172

6.4.2 指令寄存器IR(Instruction Register)172

6.4.3 指令译码器ID(Instruction Decoder)172

6.4 控制器的组成172

6.3.3 操作控制功能172

6.3.2 时序控制功能172

6.4.5 微操作控制部件173

6.4.6 中断系统173

6.4.7 操作控制台173

6.5 时序部件174

6.5.1 脉冲源175

6.5.2 节拍信号发生器175

6.5.3 启停逻辑177

6.6 微操作控制部件178

6.6.1 组合逻辑控制器178

6.6.2 微程序控制器181

6.6.3 PLA控制器190

6.7 中断系统192

6.7.1 中断系统的功能194

6.7.2 中断的分类194

6.7.3 中断的分级195

6.7.4 中断排队的实现196

6.7.5 中断向量的引入198

6.7.6 一次中断处理的全过程200

6.7.7 中断系统举例201

6.8 CPU中的流水结构202

6.8.1 基本概念203

6.8.2 流水结构的分类204

6.9 CPU结构举例207

6.9.1 8086 CPU207

6.9.2 80386/80486 CPU208

6.9.3 Pentium微处理器209

习题与思考题211

第7章 输入输出设备213

7.1 键盘输入设备213

7.1.1 编码键盘213

7.1.2 非编码键盘215

7.1.3 IBM PC机中的键盘217

7.2 显示输出设备218

7.2.1 CRT显示器218

7.2.2 字符显示器工作原理220

7.2.3 图形显示器工作原理222

7.2.4 IBM-PC序列微型机中的显示系统224

7.3.1 打印机的分类225

7.3 打印输出设备225

7.3.2 点阵式打印机226

7.3.3 行式打印机227

7.3.4 激光打印机228

7.4 汉字处理设备231

7.4.1 汉字的编码与输入231

7.4.2 汉字的存储233

7.4.3 汉字的输出234

7.4.4 汉字信息处理系统236

7.5 磁表面存储器236

7.5.1 磁表面存储器读写信息的原理236

7.5.2 记录方式237

7.5.3 磁盘存储器239

7.5.4 磁带存储器242

7.6 光盘存储器244

7.6.1 光盘存储器的分类244

7.6.2 光盘存储器的记录方式244

7.6.3 光盘存储器的组成及其工作原理245

习题与思考题247

第8章 输入输出系统248

8.1 输入输出设备的编址方式248

8.1.1 统一编址方式248

8.1.2 独立编址方式249

8.2 总线结构250

8.2.1 概述250

8.2.2 总线的控制方式250

8.2.3 总线通信方式252

8.2.4 总线上信息的传送方式254

8.2.5 总线接口255

8.3 输入输出控制方式268

8.3.1 程序查询方式268

8.3.2 程序中断方式269

8.3.3 直接存储器访问方式(DMA)270

8.3.4 通道方式和IOP方式276

习题与思考题282

第9章 计算机系统结构的发展283

9.1 精简指令系统计算机283

9.1.1 RISC产生的背景283

9.1.2 RISC计算机的主要特点283

9.1.3 RISC机器举例284

9.2 并行处理机系统290

9.2.1 并行计算机的分类290

9.2.2 并行处理机的特点和组成291

9.2.3 并行处理机举例292

9.3 多处理机系统293

9.3.1 多处理机系统的分类293

9.3.2 多处理机间的互连方式295

习题与思考题297

附录一 计算机组成原理实验指导书298

第一部分 JYS-Ⅲ型实验箱简介298

第二部分 实验内容306

附录二 集成电路芯片引脚图326

参考文献329