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目录1

第一章概论1

1.1计算机的分类和应用1

一、 计算机的分类1

二、 计算机的应用1

1.2计算机的主要特性和指标6

一、 计算机的主要特性6

二、 计算机的主要指标6

1.3计算机的基本组成7

一、 存储程序的概念7

二、 计算机的主要部件9

1.4计算机系统的总线结构11

一、 小型机与微型机的典型结构——总线结构11

二、 中、大型计算机的典型结构14

一、 系统程序15

1.5计算机系统的软件15

二、 应用程序16

三、 计算机软件的发展过程16

四、 操作系统17

1.6计算机系统的层次结构18

一、 多层次组成的计算机系统18

二、 软件、硬件的功能分配与逻辑上的等价性19

1.7计算机系统组织和结构的进展19

一、 计算机系统组织和结构的发展概况19

二、 计算机系统组织和结构的发展趋势20

第二章计算机中数据的表示21

2.1 数值数据的表示21

一、 进位计数制及相互转换21

二、 数的小数点表示24

三、 数的符号表示27

2.2十进制数据表示30

一、 字符串形式31

二、 压缩十进制数串形式32

2.3非数值数据的表示32

一、 逻辑数据32

二、 字符数据32

2.4常用的代码校验方法34

一、奇偶校验35

二、 海明校验35

三、 循环码校验39

第三章运算方法和运算器43

3.1快速加法器设计43

一、 全加器43

二、 串行加法器和并行加法器44

三、 并行加法器的进位结构45

四、 组内并行、组间并行进位加法器实例50

二、 补码加减运算54

一、 原码加减运算54

3.2定点加减运算54

三、 反码加减运算60

3.3定点乘法运算60

一、 移位原作60

二、 原码一位乘法61

三、 补码一位乘法64

四、 原码两位乘法68

五、 补码两位乘法70

3.4定点除法运算71

一、 原码除法71

二、 补码不恢复余数法75

3.5定点运算器的组成79

一、DJS-1800系列机的运算器80

二、 Am2903的运算器结构81

3.6浮点四则运算及浮点运算器84

一、 浮点加减运算及实现85

二、浮点乘除运算及实现88

3.7十进制运算器92

一、 十进制加法器92

二、 十进制加减法运算器96

第四章指令系统98

4.1指令格式98

一、指令长度98

二、 操作码结构99

三、 地址码结构100

4.2寻址方式104

一、 基本寻址方式104

二、 寻址方式举例109

4.3指令类型114

4.4指令系统举例121

一、 指令系统的发展125

4.5精简指令系统125

二、 RISC的指令系统126

第五章控制器129

5.1 控制器的基本功能和组成129

一、 控制器的基本功能129

二、 控制器的组成130

5.2控制方式与时序132

一、 控制方式132

二、 时序系统的分析133

5.3控制器的组成方式138

一、 组合逻辑组成方式138

二、 微程序组成方式138

5.4组合逻辑控制器设计139

一、 计算机的总体结构139

二、 指令系统140

三、 时序系统141

四、 指令操作流程142

五、 指令的微操作序列144

六、 组合逻辑和PLA控制147

5.5微程序控制器设计151

一、 微程序控制的基本原理152

二、 微程序设计技术154

三、 微程序设计举例165

四、 组合逻辑控制与微程序控制的比较184

第六章存储器组织186

6.1存储器总论186

一、 基本既念186

二、 存储器的主要技术指标187

三、 存储器的分类188

6.2主存储器的基本结构和操作190

一、 存储体阵列190

二、 地址译码驱动系统的设计191

三、 存储器的基本操作193

6.3半导体随机存储器（RAM）194

一、 半导体记忆单元（或存储元）的基本原理194

二、 半导体RAM组织196

三、 半导体随机存储器实例198

四、 刷新207

五、 双极型存储器的组成208

6.4 只读存储器（ROM）209

一、 MROM209

二、 PROM210

三、 EPROM210

6.5 多模块存储器和双口存储器211

一、 多模块存储与交叉访问技术211

二、 双口访问存储器212

6.6高速缓冲存储器（Cache Memory）213

一、 高速缓存的读／写操作原理214

二、 映象功能215

三、 替换算法216

6.7虚拟存储器217

一、 页式虚拟存储器217

二、 段式虚拟存储器219

三、 段页式虚拟存储器219

四、 虚拟存储器的工作过程分析221

五、 虚拟存储器实例222

六、 综述223

6.8 存储保护224

一、 存储区域保护224

二、 访问方式保护226

第七章磁表面存储器227

7.1概述227

一、 磁表面存储器的技术指标227

二、 磁表面存储器的磁记录原理228

三、 磁记录方式231

7.2硬磁盘存储器234

一、 硬磁盘存储器的类型及基本结构234

二、 磁盘存储器的主要技术指标举例236

三、 磁盘的信息分布与基本操作236

四、 磁盘驱动器241

7.3软磁盘存储器242

一、 概述242

二、 软盘片243

三、 磁盘的记录格式244

四、 软盘驱动器和控制器245

7.4磁带存储器246

一、 概述246

二、 磁带机的结构247

三、 磁带的记录格式249

二、 光盘的存取原理250

一、 概述250

7.5光盘存储器250

三、 光盘存储器的组成251

第八章外部设备252

8.1键盘输入装置252

一、 无编码键盘253

二、 电子编码式键盘253

8.2 CRT显示器254

一、 CRT字符显示器255

二、 图形显示器258

三、 微型机中几种主要的显示标准259

四、 图形输入设备260

8.3打印输出设备261

一、 点阵针式打印机261

二、 鼓轮式宽行打印机262

一、 汉字的编码与汉字输入方法263

8.4汉字输入／输出设备263

二、 汉字输入设备265

三、 汉字的存储266

四、 汉字的输出方式和设备266

第九章输入输出组织268

9.1概述268

一、 主机与I/O设备的连接方法268

二、 主机与I/O设备之间信息交换方法270

9.2 I/O设备的编址方式和I/O接口271

一、 I/O设备的寻址271

二、 I/O接口271

9.3总线上数据传送的控制273

9.4程序直接控制数据传送275

一、 程序数据传送275

二、 程序传送接口277

一、 中断的基本概念278

9.5程序中断控制数据传送278

三、 对程序直接控制数据传送的评价278

二、 中断结构281

三、 中断响应及响应的条件283

四、 向量中断286

五、 中断服务处理289

六、 中断系统的响应性290

七、 多重中断及中断优先权的动态分配291

9.6直接存储器访问（DMA）通道293

一、DMA的特点294

二、 DMA控制器的组成294

三、 MDA操作过程295

四、 DMA与中断的区别297

9.7通道控制方式和输入输出处理机297

一、 I/O通道298

二、 输入输出处理机（IOP）299

一、 多机系统的基本概念303

第十章计算机系统组织与结构的发展303

10.1 多机系统概述303

二、 多机系统的类型304

三、 多机系统的评价305

四、 多机系统的通信与互连技术306

10.2并行处理技术306

一、 多功能部件的处理机306

二、 CPU中的并行和流水线处理307

三、 CPU操作和I/O操作重叠307

四、 多层次存储系统结构308

五、 平衡不同子系统的吞吐率308

六、 多道程序技术308

七、 分时处理技术308

10.3并行处理结构309

一、 阵列处理机的基本结构309

二、 MPP位平面阵列处理机310

10.4流水线多处理机系统311

10.5共享存储器结构314

一、 公共总线式共享存储器结构314

二、 纵横开关式共享存储器结构314

三、 多端口式共享存储器结构315

10.6共享总线结构316

一、 轮询方式总线结构316

二、 中断方式的总线结构317

三、 集中控制的时分总线结构317

四、 时分多路传输（TDM）总线结构317

五、 多机存取总线结构318

10.7环型结构319

一、 环型结构多机系统概述319

二、 控制标志（令牌）型环结构319

三、 分片型环结构319

一、 星型结构320

四、 延迟插入型环结构320

10.8星型结构和树型结构320

二、 树型结构321

10.9智能多机系统概念322

一、 智能计算机系统设计概述322

二、 从问题空间到多处理机的映射322

三、 智能计算机系统的开发层次323

10.10 RISC—精简指令系统计算机323

一、 RISC的产生背景323

二、 RISC的特点324

三、 RISC的组织结构325

10.11计算机网络327

一、 网络的构成327

二、 通信处理机的互连形式327

三、 网络协议328

参考文献330