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第1章 计算机系统概述1

1.1 计算机的基本概念1

1.1.1 计算机硬件与软件1

1.1.2 计算机的层次结构2

1.1.3 冯·诺依曼计算机3

1.2 计算机的组成单元3

1.3 计算机的结构与组织4

1.4 计算机的性能指标6

1.4.1 机器字长6

1.4.2 存器容量6

1.4.3 运算速度7

1.5 计算机的发展史8

1.5.1 第一代：真空管计算机8

1.5.2 第二代：晶体管计算机11

1.5.3 第三代：集成电路计算机11

1.5.4 第三代之后13

1.6 计算机的应用16

1.6.1 科学计算方面16

1.6.2 数据处理方面17

1.6.3 实时控制方面17

1.6.4 计算机辅助技术方面18

1.6.5 网络的应用20

1.6.6 多媒体技术应用22

1.6.7 人工智能23

1.7 计算机的展望24

小结26

综合练习一26

一、选择题26

二、填空题26

三、思考题27

第2章 计算机部件与总线28

2.1 计算机的部件28

2.2 计算机部件的功能29

2.2.1 CPU与存储器的功能29

2.2.2 I/O的功能35

2.3 计算机部件的互连35

2.4 总线互连37

2.5 总线的分类38

2.5.1 片总线38

2.5.2 内部总线38

2.5.3 外部总线40

2.6 总线的结构40

2.6.1 单总线结构40

2.6.2 多总线结构41

2.7 总线的设计42

2.7.1 总线信号线的类型42

2.7.2 总线的时序43

2.7.3 总线的仲裁44

2.7.4 总线数据的传输类型46

2.7.5 总线的带宽47

2.8 总线性能参数和标准47

2.8.1 S-100总线48

2.8.2 MultiBus总线49

2.8.3 PC/XT总线49

2.8.4 ISA总线51

2.8.5 MCA总线52

2.8.6 EISA总线52

2.8.7 VESA总线53

2.8.8 PCI总线55

2.8.9 AGP总线57

2.8.10 IEEE 1394总线60

2.8.11 USB总线61

2.8.12 PCI-X总线63

2.8.13 EV6总线64

2.8.14 NGIO总线64

2.9 PCI总线65

2.9.1 PCI局部总线的特征66

2.9.2 PCI的接插件66

2.9.3 PCI总线信号67

2.9.4 PCI总线的命令69

2.9.5 PCI总线的数据传输70

2.9.6 PCI总线的仲裁71

小结72

综合练习二72

一、选择题72

二、填空题73

三、思考题74

第3章 主存储器概述75

3.1 存储器简介75

3.1.1 存储器的主要技术指标75

3.1.2 存储器的分类76

3.1.3 存储器的层次结构79

3.2 主存储器80

3.2.1 半导体随机存储器RAM81

3.2.2 半导体RAM的基本结构86

3.2.3 静态MOS RAM芯片举例88

3.2.4 动态MOS RAM芯片举例90

3.2.5 动态RAM的刷新91

3.2.6 半导体随机只读存储器ROM93

3.3 主存储器的容量扩展与纠错96

3.3.1 芯片的封装96

3.3.2 主存储器容量扩展97

3.3.3 主存储器的纠错99

3.4 高速存储器（Cache）102

3.4.1 Cache简介102

3.4.2 Cache的设计指标103

3.4.3 Pentium的Cache109

3.5 DRAM的新发展111

3.5.1 EDRAM112

3.5.2 CDRAM112

3.5.3 SDRAM113

3.5.4 RDRAM114

3.5.5 DDR DRAM114

3.5.6 虚拟通道存储器VCM114

3.5.7 快速循环动态存储器FCRAM115

小结115

综合练习三115

一、选择题115

二、填空题116

三、思考题117

第4章 外部存储器118

4.1 外部存储器介绍118

4.2 磁记录原理118

4.2.1 磁表面存储器的写／读操作119

4.2.2 磁表面存储器的技术指标119

4.2.3 磁表面存储器的记录方式121

4.2.4 记录方式的评价指标122

4.3 硬磁盘存储器123

4.3.1 硬磁盘存储器的分类123

4.3.2　硬盘驱动器124

4.3.3 硬盘控制器125

4.3.4 盘片125

4.3.5 硬盘的磁道记录格式125

4.3.6 硬盘的分区127

4.3.7 硬盘及其接口的发展史129

4.4 磁盘阵列存储器132

4.5 软磁盘存储器133

4.5.1 软盘片134

4.5.2 软盘的记录格式135

4.5.3 软盘驱动器和控制器136

4.6 光盘存储器136

4.6.1 CD-ROM137

4.6.2　WORM139

4.6.3 可擦写光盘139

4.6.4　DVD-ROM140

4.7　磁带142

4.8　U盘闪存142

小结143

综合练习四144

一、选择题144

二、填空题144

三、思考题145

第5章　输入／输出系统146

5.1　输入／输出系统简介146

5.1.1　输入／输出系统的发展146

5.1.2　输入／输出系统的组成147

5.2　I/O模块148

5.3　程序查询150

5.3.1　程序查询流程150

5.3.2　程序查询方式的接口电路152

5.4　I/O中断153

5.4.1　中断处理过程153

5.4.2　I/O中断结构举例155

5.5　存储器直接存取（DMA）方式157

5.5.1　DMA方式的特点157

5.5.2　DMA接口的组成159

5.5.3　DMA的工作过程160

5.6　I/O通道方式161

5.6.1　通道的功能162

5.6.2　通道指令和程序162

5.6.3　通道的工作过程164

5.6.4　I/O通道的类型165

5.7　外部接口165

5.7.1　外部接口的类型165

5.7.2　接口的连接方式166

5.7.3　SCSI接口166

5.8　外部设备171

5.8.1　输入设备171

5.8.2　输出设备180

5.8.3　其他外部设备193

小结196

综合练习五196

一、选择题196

二、填空题197

三、思考题198

第6章　计算机运算199

6.1　无符号数和有符号数199

6.1.1　无符号数199

6.1.2　有符号数199

6.2　数的定点与浮点表示206

6.2.1　定点表示法207

6.2.2　浮点表示法207

6.2.3　应用实例210

6.2.4　浮点数的IEEE标准211

6.3　定点算术运算212

6.3.1　移位运算212

6.3.2　定点加法与减法运算214

6.3.3　定点乘法运算219

6.3.4　定点除法运算231

6.4　浮点算术运算239

6.4.1　浮点加减运算239

6.4.2　浮点乘除运算243

6.4.3　浮点数运算的硬件配置248

6.5　算术逻辑单元（ALU）248

6.5.1　ALU电路248

6.5.2　并行加法器和进位链248

6.5.3　算术逻辑运算单元（SN74181）254

6.5.4　运算器256

小结258

综合练习六259

一、选择题259

二、填空题259

三、思考题260

第7章　指令集系统262

7.1　机器指令的特征、格式及类型262

7.1.1　机器指令的特征262

7.1.2　指令格式262

7.1.3　指令的类型265

7.2　指令的操作数类型和操作类型266

7.2.1　指令的操作数类型266

7.2.2　Pentium数据类型267

7.2.3　指令操作类型267

7.2.4　Pentium操作类型272

7.3　寻址方式274

7.3.1　指令寻址274

7.3.2　数据寻址275

7.3.3　Pentium的寻址方式281

7.4　指令格式282

7.4.1　指令格式的各种因素282

7.4.2　PDP-8284

7.4.3　PDP-11284

7.4.4　Pentium指令格式285

7.5　RISC精简指令集286

7.5.1　RISC简介286

7.5.2　RISC的特征288

7.6　多媒体指令集291

7.6.1　MMX指令集291

7.6.2　SSE指令集291

7.6.3　3DNow！指令集292

小结292

综合练习七293

一、选择题293

二、填空题293

三、思考题294

第8章　CPU的结构和功能295

8.1　CPU的结构295

8.1.1　CPU的结构框图295

8.1.2　CPU寄存器的组织296

8.2　指令周期300

8.2.1　间接周期300

8.2.2　数据流301

8.3　指令流水302

8.3.1　流水线策略303

8.3.2　限制流水线性能的因素305

8.3.3　转移指令的处理306

8.3.4　Intel 80486流水线309

8.4　超标量处理器310

8.4.1　超标量和超流水311

8.4.2　超标量的限制312

8.4.3　超标量的设计313

8.4.4　寄存器重命名316

8.4.5　机器并行性317

8.4.6　转移预测318

8.5　Pentium处理器318

8.5.1　寄存器组织318

8.5.2　中断处理321

小结323

综合练习八323

一、选择题323

二、填空题324

三、思考题324

第9章　控制器的功能与实现326

9.1　微操作命令326

9.1.1　取址周期326

9.1.2　间址周期328

9.1.3　执行周期328

9.1.4　中断周期330

9.2　控制单元的功能331

9.2.1　控制单元的功能特性331

9.2.2　控制信号举例332

9.2.3　多级时序系统335

9.2.4　控制方式336

9.2.5　Intel 8085338

9.3　组合逻辑式控制器341

9.3.1　控制器输入341

9.3.2　微操作的节拍342

9.3.3　控制器逻辑设计和实现345

9.4　微程序式控制346

9.4.1　微程序式控制的思想346

9.4.2　微指令347

9.4.3　微指令格式347

9.4.4　微指令的编码方式349

9.4.5　微程序控制器工作原理350

9.4.6　微地址的形成方法352

9.4.7　静态微程序和动态微程序352

9.4.8　毫微程序设计353

9.4.9　微程序设计语言353

9.4.10　组合逻辑式控制器设计和微程序式控制器设计的比较354

小结355

综合练习九355

一、选择题355

二、填空题355

三、思考题356

第10章　并行处理357

10.1　多处理357

10.1.1　多处理机的组织结构358

10.1.2　多处理操作系统360

10.1.3　IBM System/370多处理机系统361

10.1.4　IBM 3033多处理机系统363

10.2　多处理机系统中的Cache一致性364

10.2.1　软件方法364

10.2.2　硬件方法364

10.3　向量计算365

10.3.1　向量计算的实现366

10.3.2　IBM 3090向量组织369

10.4　并行处理机373

10.4.1　并行处理机的类型374

10.4.2　多处理机375

10.4.3　多计算机376

小结377

综合练习十377

一、选择题377

二、填空题377

三、思考题378

第11章　微型计算机的硬件组成379

11.1　主板379

11.1.1　CPU插槽379

11.1.2　内存插槽382

11.1.3　总线383

11.1.4　接口383

11.1.5　BIOS、CMOS芯片和控制芯片385

11.1.6　缓存387

11.1.7　跳线388

11.2 CPU389

11.2.1　CPU的发展史389

11.2.2　常见的几款CPU391

11.3　内存394

11.4　硬盘395

11.4.1　硬盘的类型396

11.4.2　硬盘的参数397

11.4.3　硬盘的结构397

11.4.4　硬盘的跳线398

11.5　声卡399

11.6　显示卡401

11.6.1　显存402

11.6.2　3D显示卡403

11.6.3　常见的显卡403

11.7　显示器404

11.7.1　显示器的分类404

11.7.2　显示器的相关技术指标405

11.7.3　显示器的安全与环保标准406

11.8　光驱407

11.8.1　光驱的原理408

11.8.2　光驱的相关参数408

11.8.3　光驱的安装409

11.9　CD-R光盘和刻录机409

11.9.1　CD-R光盘409

11.9.2　刻录机410

11.10　软盘和软盘驱动器411

11.11 电源412

11.11.1　电源的结构412

11.11.2 电源类型413

11.11.3　电源的技术指标414

11.11.4　主流的电源产品415

11.12　机箱416

11.12.1　机箱的种类416

11.12.2　机箱的性能417

11.12.3　机箱的选购标准418

11.13　键盘和鼠标418

11.14　打印机420

11.14.1　打印机类型420

11.14.2　打印机的维护422

11.15　扫描仪423

11.16　调制解调器（MODEM）426

11.16.1　调制解调器的分类426

11.16.2　MODEM性能指标428

11.17　不间断电源（UPS）428

小结429

综合练习十一430

一、选择题430

二、填空题430

三、思考题431

附录A　可编程逻辑器件PLD432

附录B　Max+PlusⅡ软件434

附录C　数值系统435

C.1　各种进位制的对应关系435

C.2　各种进位制之间的转换436

C.2.1　二进制转换成十进制436

C.2.2　十进制转换成二进制436

C.2.3　二进制和八进制、十六进制之间的转换437

附录D　ASCII码439

D.1　非压缩型440

D.2　压缩型440

参考答案441

第1章441

第2章442

第3章445

第4章447

第5章449

第6章451

第7章452

第8章454

第9章456

第10章458

第11章460