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1计算机系统概论1

1.1计算机的发展与应用1

1.1.1计算机发展简史1

1.1.2计算机的应用7

1.1.3计算机的发展趋势13

1.2计算机系统组成15

1.2.1存储程序原理15

1.2.2计算机硬件系统16

1.2.3计算机软件系统19

1.2.4计算机系统层次结构23

1.3计算机的性能指标和分类26

1.3.1计算机的性能指标26

1.3.2计算机的工作特点29

1.3.3计算机的分类30

思考题与习题35

2信息处理接口——数据表示与指令系统36

2.1计算机的数据表示36

2.1.1定点数据36

2.1.2浮点数据40

2.1.3字符串数据44

2.1.4堆栈数据48

2.2计算机的指令51

2.2.1指令格式51

2.2.2指令类型57

2.3计算机的寻址技术66

2.3.1基本寻址技术66

2.3.2复合寻址技术69

2.4指令系统72

2.4.1指令系统设计要求73

2.4.2精简指令系统75

2.4.3指令系统设计实例77

思考题与习题83

3信息的存储——存储器85

3.1存储器概述85

3.1.1存储器的分类85

3.1.2主存储器技术指标89

3.1.3主存储器结构92

3.2主存储器芯片95

3.2.1静态随机存取存储器SRAM96

3.2.2动态随机存取存储器DRAM100

3.2.3只读存储器ROM108

3.3主存储器设计115

3.3.1主存储器逻辑设计115

3.3.2内存条的选择与安装123

3.3.3提高主存性能的方法125

3.4辅助存储器129

3.4.1磁表面存储器概述129

3.4.2磁盘存储器133

3.4.3光盘存储器137

3.5存储系统139

3.5.1存储器的层次结构139

3.5.2高速缓冲存储器Cache142

3.5.3虚拟存储器145

思考题与习题148

4信息的加工处理——处理器150

4.1基本运算操作150

4.1.1算术微操作150

4.1.2逻辑和移位微操作152

4.2定点加（减）法运算160

4.2.1补码加（减）法运算160

4.2.2二进制补码加法器163

4.2.3多功能算术逻辑运算部件ALU167

4.3定点乘法运算171

4.3.1原码一位乘法171

4.3.2补码一位乘法175

4.3.3快速乘法185

4.4浮点运算192

4.4.1浮点加（减）运算193

4.4.2浮点乘法运算199

4.4.3浮点除法运算202

4.5运算器组织204

4.5.1运算器的基本结构204

4.5.2运算器组成实例207

4.5.3位片式运算器211

思考题与习题211

5信息处理的控制——控制器215

5.1控制器及其控制方式215

5.1.1控制器的基本功能215

5.1.2控制器的控制方式217

5.2时标系统220

5.2.1指令周期与节拍信号220

5.2.2指令周期与存储周期222

5.2.3节拍的划分223

5.3控制器的基本组织225

5.3.1控制寄存器225

5.3.2控制寄存器的控制信号226

5.4组合逻辑控制器227

5.4.1设计方法227

5.4.2指令流程分析229

5.4.3微操作控制部件的设计231

5.5微程序控制器235

5.5.1微程序控制基本概念235

5.5.2微程序控制基本原理237

5.5.3微指令编码和微指令格式239

5.5.4微指令的顺序控制249

思考题与习题258

6信息的交换——输入／输出子系统261

6.1I/O设备261

6.1.1外部设备概述261

6.1.2输入设备263

6.1.3输出设备269

6.2I/O控制275

6.2.1I/O操作与I/O组织275

6.2.2I/O接口280

6.3程序直接控制传送287

6.3.1无条件程序控制传送287

6.3.2程序查询控制传送287

6.4程序中断控制传送289

6.4.1中断的基本概念289

6.4.2中断系统292

6.4.3程序中断控制传送及其接口300

6.5直接内存存取DMA304

6.5.1DMA特点和工作方式304

6.5.2DMA接口与传送过程307

6.5.3DMA接口类型310

6.5.4DMA举例313

6.6总线315

6.6.1总线的基本概念315

6.6.2总线系统的结构318

6.6.3总线系统操作控制321

思考题与习题332

7信息的高效处理——并行技术334

7.1概述334

7.1.1并行性概念335

7.1.2单处理机系统中的并行机制337

7.2流水线技术340

7.2.1指令流水线341

7.2.2指令流水线冲突344

7.3多处理机技术354

7.3.1弗林分类法355

7.3.2系统拓扑结构356

7.3.3MIMD系统的体系结构359

思考题与习题361

8课程设计——计算机组成实验364

8.1设计目的和步骤364

8.1.1设计目的与内容364

8.1.2设计步骤365

8.2指令系统设计367

8.2.1指令系统设计的基本要求368

8.2.2指令的设计369

8.3微处理器系统设计371

8.3.1系统设计371

8.3.2功能部件的实现374

8.4计算机系统综合实验平台386

8.4.1功能描述387

8.4.2FPGA引脚配置表391

8.5计算机调试393

8.5.1仿真调试394

8.5.2计算机硬件调试397

参考文献398