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目 录1

前言1

第一章电子数字计算机的基本概念1

§1.1引言1

§1.2电子计算机的基本组成与工作原理2

1.2.1基本组成2

1.2.2计算机工作原理5

§1.3计算机的功能与特性6

1.3.1计算机的特性6

1.3.2计算机的功能与应用7

§1.4现代计算机系统的组成9

1.4.1计算机系统9

1.4.2计算机系统的层次结构10

1.4.3硬件和软件的逻辑等价11

§1.5计算机整机结构11

1.5.1总线11

1.5.2计算机组成结构与实例13

§1.6系列机概念18

1.6.1兼容性原理18

1.6.2系列机19

习题与思考20

第二章计算机中的数和编码21

§2.1进位计数制21

2.1.1十进制与进位计数制21

2.1.2二进计数制22

2.1.4二－十进制23

2.1.3八进制与十六进制23

2.1.5各有关计数制间的转换25

§2.2计算机中的机器数29

2.2.1字长与精度30

2.2.2机器数的定点和浮点表示31

§2.3计算机中数的编码表示33

2.3.1原码表示法34

2.3.2补码表示法35

2.3.3反码表示法44

2.3.4移码表示法44

2.3.5几种编码方法的比较和应用45

§2.4计算机中字符编码46

§2.5汉字在计算机中的编码47

结束语48

习题与思考49

第三章指令和指令系统52

§3.1指令和指令系统的含义52

§3.2指令格式53

3.2.1指令的基本组成部分53

3.2.2指令格式设计准则54

3.2.3指令中操作数地址的分析55

3.2.4扩展操作码59

3.2.5指令格式的实形61

§3.3寻址方式62

3.3.1寻址方式的设计62

3.3.2立即寻址方式63

3.3.3直接寻址方式64

3.3.4间接寻址方式65

3.3.5变址寻址方式67

3.3.6基本地址寄存器寻址方式68

3.3.7 PC相对寻址方式69

3.3.8通用寄存器寻址方式70

§3.4指令类型72

3.4.1数据传送／迁移类指令72

3.4.2计算类指令72

3.4.3程序控制类指令74

3.4.4输入／输出类指令74

3.4.5特殊操作类指令74

3.4.6处理机控制类指令74

习题与思考75

结束语75

第四章信息的存贮体系79

§4.1基本概念79

4.1.1存贮器的基本组成79

4.1.2存贮器分类82

4.1.3存贮器性能的主要指标84

§4.2半导体读写存贮器RAM86

4.2.1半导体基本存贮电路86

4.2.2 RAM结构与地址译码方式91

4.2.3用静态集成存贮片组成RAM94

4.2.4主存与CPU、I/O之间的连接96

4.2.5动态的RAM刷新99

4.3.1 ROM的特点与功用101

4.3.2掩模只读存贮器101

§4.3半导体只读存贮器ROM101

4.3.3可编程序只读存贮器103

（PROM）103

4.3.4可擦除可编程只读存贮器104

（EPROM）104

§4.4提高存贮器性能的技术106

4.4.1多模块存贮器和交叉存取107

4.4.2高速缓冲存贮器108

4.4.3虚拟存贮器概念110

4.4.4存贮体系110

§4.5外存贮器111

4.5.1外存贮器的特点与组成111

4.5.2数据记录方式113

4.5.3磁盘存贮器117

4.5.4磁带存贮器125

结束语127

习题与思考127

第五章运算基础及逻辑组织132

§5.1运算基础132

5.1.1计算机中运算的特点132

5.1.2定点带符号数的加、减法运算132

5.1.3定点带符号数的乘法算法134

5.1.4定点带符号数的除法算法144

5.1.5浮点数的四则运算147

5.1.6十进制运算150

§5.2运算器功能及其逻辑组织152

5.2.1运算器功能及其基本组成152

5.2.2运算器与其他功能部件的连接153

5.2.3数据传送及加工处理逻辑154

5.2.4浮点处理运算选件164

结束语167

习题与思考167

第六章程序控制原理及其逻辑组织171

§6.1控制器的基本概念171

6.1.1程序控制原理及其基本结构171

6.1.2指令执行的基本工作过程174

6.1.3微操作序列175

§6.2控制时序179

6.2.1控制定时关系179

6.2.2定时信号系统的逻辑组织180

6.3.1控制方式分类181

§6.3控制方式及总线控制特性181

6.3.2一元化总线控制特性184

6.3.3一元化总线控制权裁决转让188

逻辑188

§6.4指令微操作流程189

6.4.1取指令公共操作流程190

6.4.2寻址及取操作数操作流程190

6.4.3运算型指令执行操作流程193

6.4.4非运算型指令执行操作流程示例194

6.4.5机器指令运行过程中的事务处理196

§6.5随机逻辑控制及PLA逻辑控制196

6.5.1微操作控制逻辑的硬件实现方法196

6.5.2随机逻辑控制原理197

6.5.3 PLA逻辑控制原理198

§6.6微程序控制原理201

6.6.1基本概念201

6.6.2微程序控制方式的应用202

6.6.3微指令组合及微指令编译法203

6.6.4执行微程序时的进程控制及微地址形成206

6.6.5微程序控制逻辑原理例解210

6.6.6微程序执行的时序控制220

§6.7操作员控制台的功能222

6.7.1一般描述222

6.7.2 VAX-11/750控制台子系统概述222

§6.8重叠控制技术224

6.8.2时间重叠与先行控制的基本原理225

6.8.1控制的“并行性”概念225

6.8.3流水线处理及操作举例231

结束语235

习题与思考235

第七章中断技术238

§7.1中断技术的基本概念238

7.1.1中断概念与引入中断技术后的计算机238

7.1.2中断源与中断的分类240

7.1.3中断控制全过程的描述241

7.1.4中断控制系统的功能243

§7.2中断优先级与判定244

7.2.1软件查询方法244

7.2.2硬件排队方法245

7.2.3中断判优逻辑举例248

7.3.1软件识别法251

§7.3中断源的识别与中断服务程序的启动251

7.3.2硬件向量中断法252

§7.4中断屏蔽与多重中断256

7.4.1中断屏蔽的必要性与实现方法256

7.4.2多重中断概念257

7.4.3实现多重中断的基本保证258

§7.5中断现场的保护与恢复259

7.5.1中断现场259

7.5.2现场保护与恢复的实现259

§7.6软件中断与系统调用262

7.6.1 PDP-11机的自陷指令262

7.6.2 8086CPU的中断指令265

结束语267

习题与思考268

第八章I/O组织与接口技术270

§8.1主机与外设的连接270

8.1.1外部设备的分类与特点270

8.1.2主机与外设的连接271

8.1.3 I/O组织与外设接口272

§8.2 I/O信息传送的控制与方式274

8.2.1信息传送的控制274

8.2.2信息传送的方式277

§8.3外部设备的识别280

8.3.1统一的地址码方式280

8.3.2独立的设备码方式282

8.3.3端口寻址方式282

§8.4程序查询式I/O及其接口设计283

8.4.1程序查询式I/O的程序设计及分析284

8.4.2程序查询式外设接口的设计289

§8.5中断式I/O及其接口设计295

8.5.1中断式I/O的程序设计及分析295

8.5.2中断式外设接口功能及其模型300

8.5.3中断控制器设计举例301

§8.6 DMA方式及其接口原理303

8.6.1 DMA方式的工作过程描述304

8.6.2 DMA接口原理模型306

8.6.3 DMA方式的程序设计原理308

§8.7可编程接口芯片工作原理简介310

8.7.1可编程并行接口311

8.7.2可编程串行接口314

8.7.3 DMA芯片原理320

连接323

8.7.4 DAC和ADC及其与主机的323

8.7.5可编程接口与智能外设328

§8.8通道式I/O329

8.8.1通道的类型与结构原理330

8.8.2通道程序334

8.8.3通道功能与通道工作过程简述337

结束语341

习题与思考341

附录344

附录一信息交换用的七位编码字符集344

附录二PDP-11机指令系统346

附录三8086/8088指令系统351

参考文献359